Silnik wysokoprężny - Diesel engine


Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Generator dieslowski na tankowca

Silnika napędowego (znane również jako silników wysokoprężnych lub silnika wysokoprężnego ), nazwany Rudolf Diesla , jest silnik spalinowy , w którym zapłon z paliwa , które jest wtryskiwane do komory spalania , jest spowodowana podwyższoną temperaturą powietrza w cylindrze na skutek ściskania mechaniczne ( adiabatycznej kompresji ). Silniki wysokoprężne pracują przez kompresję tylko powietrze. Ten wzrost temperatury powietrza wewnątrz cylindra do tego stopnia, że rozpylonego paliwa diesla do komory spalania zapala się samorzutnie. Kontrastuje to z silnikami o zapłonie iskrowym, takie jak silnik benzynowy ( benzyna silnika) lub silnikiem gazowym (z użyciem paliwa gazowego w przeciwieństwie do benzyny ), które wykorzystują świecy zapłonowej do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej. W silnikach wysokoprężnych, świece żarowe (komory spalania podgrzewacze wstępne) mogą być wykorzystywane do wspomagania rozpoczynając w niskich temperaturach lub gdy silnik stosuje się mniejszą proporcję kompresji, lub obu. Oryginalny silnik wysokoprężny pracuje na „stałe ciśnienie” cyklu stopniowego spalania i nie wytwarza słyszalne pukanie.

Silnik wysokoprężny zbudowany przez MAN AG w 1906 roku
Detroit Diesel rozrządu
Fairbanks Morse Model 32

Silnik napędowy posiada najwyższą sprawność cieplna ( sprawność silnika ) dowolnego praktycznego wewnętrznego lub zewnętrznego spalania silnika, ze względu na jej bardzo wysoki współczynnik rozszerzalności i związanego ubogiej oparzeniu, co umożliwia odprowadzanie ciepła przez nadmiar powietrza. Niewielka strata sprawności jest również unikać w porównaniu do silników benzynowych nie bezpośrednim wtryskiem dwusuwowych od niespalone paliwo nie jest obecny przy zaworu pokrywają i dlatego paliwo nie przechodzi bezpośrednio od wlotu / iniekcji do spalin. Silnik wolnoobrotowy Diesla (stosowane na statkach i innych zastosowaniach, w których całkowita masa silnika jest stosunkowo nieważne) może mieć sprawność cieplną, która przekracza 50%.

Silniki wysokoprężne mogą być zaprojektowane albo jako dwusuwowych lub czterosuwowych cykli. Zostały one pierwotnie używane jako bardziej efektywny zamiennik dla stacjonarnych silników parowych . Od 1910 zostały one wykorzystane w łodzi podwodnych i statków. Zastosowanie w lokomotywach, ciężarówek, ciężkiego sprzętu i zakładów wytwarzających energię elektryczną następuje później. W 1930 roku, powoli zaczął być używany w kilku samochodów . Od 1970 roku, korzystanie z silników Diesla w większe na drogach i pojazdy terenowe w USA wzrosły. Według brytyjskiego Towarzystwa Motor Manufacturing i podmioty gospodarcze, to UE średniej dla wysokoprężnych samochodów stanowi 50% wszystkich sprzedawanych, w tym 70% we Francji i 38% w Wielkiej Brytanii.

Największa na świecie silnik wysokoprężny do eksploatacji w 2006 roku jest obecnie Wärtsilä-Sulzer RTA96-C Common Rail marine diesel, który produkuje szczytową moc 8442 MW (113210 KM) przy 102  obrotach na minutę .

Zawartość

Historia

Pierwszy eksperymentalny silnik Diesel 1893
Gorący silnik żarówka

Definicja silnika wysokoprężnego dla wielu stał się silnik, który wykorzystuje wysokoprężnego. Dla niektórych może to być silnik, który wykorzystuje ciężki olej opałowy; dla innych jest to silnik, który nie korzysta z zapłonem iskrowym. Jednak oryginalny cykl proponowany przez Rudolf Diesel w 1892 roku był stałym cyklu temperatura (cykl opiera się na teorii Carnota), który wymagałby znacznie wyższą kompresję niż to, co jest potrzebne do zapłonem samoczynnym. Pomysł Diesel był do sprężania powietrza tak mocno, że temperatura powietrza przekroczy że spalania. W swoim patencie USA 1892 (przyznanej w 1895 roku) # 542846 Diesel opisuje kompresja wymagane dla jego cyklu:

„Czyste powietrze atmosferyczne jest skompresowany, według krzywej 1, 2, w takim stopniu, że przed zapłonu lub spalania zachodzi, najwyższe ciśnienie diagramu i najwyższą temperaturę uzyskuje-to znaczy, w temperaturze, w której kolejne spalanie ma się odbyć, a nie spalanie lub punktu zapalania. aby to bardziej jasne, niech to należy przyjąć, że późniejsze spalanie odbywa się w temperaturze 700 ° C. Następnie w tym przypadku ciśnienie wstępne musi być sześćdziesiąt cztery atmosfer lub do 800 ° Celsjusza, ciśnienie musi być dziewięćdziesiąt atmosfer, i tak dalej. do tak sprężonego powietrza jest następnie stopniowo z zewnątrz subtelnie rozdrobnione paliwo, która zapala się na wstępie, ponieważ powietrze ma temperaturę znacznie powyżej igniting- części paliwa. charakterystycznymi cechami cyklu według mojego wynalazku są w związku z tym, wzrost ciśnienia i temperatury aż do maksimum, a nie w procesie spalania, a przed spalaniem przez com mechanicznego Przesunięcia powietrza, i po kolejnym wykonywaniu pracy bez zwiększania ciśnienia i temperatury przez stopniowe spalanie w czasie wyznaczonym części obrysu określonego przez wycięcie w oleju”.

W późniejszych latach Diesel zrozumiał, że jego oryginalny cykl nie będzie działać, a on przyjął cyklu ciśnienia na stałym poziomie. Diesel opisuje cykl w swoim wniosku 1895 patentowego. Należy zauważyć, że nie ma już wspomniano o temperaturze kompresji przekraczającej temperaturę spalania. Teraz wszystko, co jest wymienione jest kompresja musi być wystarczająco wysoka dla zapłonu.

„1. W silniku spalinowym wewnętrznego spalania, kombinacja cylindra i tłoka, zbudowaną i usytuowaną do sprężania powietrza w stopniu wytwarzającego temperatury powyżej punktu zapalania paliwa, źródła sprężonego powietrza lub gazu, doprowadzający paliwo , a rozprowadzające zawór paliwa, przejście od źródła powietrza do cylindra w łączności z zaworem paliwowym do rozprowadzania, wlot cylindra w komunikacji z powietrzem oraz paliwem zaworu i odcięcia olej zasadniczo jak opisano powyżej.” Patrz US Patent # 608845 złożone 1895/1898 przyznane

Historia pokazuje, że wynalazek silnika wysokoprężnego nie opiera się wyłącznie na idei jednego człowieka, ale był kulminacją wielu różnych pomysłów, które zostały opracowane w czasie.

W 1806 roku bracia Claude i Nicéphore Niépce opracował pierwszy znany silnik spalinowy i pierwszy system wtrysku paliwa. Pyréolophore układ paliwowy stosowany podmuch powietrza, zapewnionym przez mieszek do rozpylania likopodium (bardzo palnego paliwa z szerokim mchu). Później pył węglowy miesza się z żywicy stał się paliwo. Na koniec 1816 eksperymentowali z alkoholu i oleju białego ropy naftowej (paliwo podobny do nafty). Odkryli, że paliwo nafta typu mogą być drobno odparowany przez przepuszczenie go przez urządzenia typu trzciny, dzięki czemu paliwo wysoce palny.

W 1874 roku, George Brayton opracowana i opatentowana Dwusuwowy, olej, silnik napędzany stałym ciśnieniem o nazwie „Ready silnika”. Silnik używany pompą dozującą do dostarczania paliwa do urządzenia iniekcyjnego, w której olej został odparowany przez powietrze i wypalone, ponieważ wprowadzony do cylindra. Były to jedne z pierwszych praktycznych silników spalinowych do dostarczania mocy napędowej. Silniki Brayton zostały zainstalowane w kilku łodzi, wagonu kolejowego, dwa okręty podwodne i autobus. Silnik wysokoprężny również działać na podobnej „stałe ciśnienie” cyklu.

W całym 1880 roku, kontynuował Brayton stara się poprawić swoje silniki. W 1887 roku opracowała i opatentowała czterosuwowy, silnik z bezpośrednim wtryskiem oleju (US Patent # 432114 od 1890 roku, wniosek złożony w 1887 roku). Układ paliwowy stosowany pompy o zmiennej ilości i ciekłego paliwa pod wysokim ciśnieniem, wstrzykiwanie w aerozolu. Ciecz przepuszczono przez zawór typu ulgi sprężynowego (wtryskiwacz), który spowodował paliwa zostają podzielone na małe kropelki (odparowywane). Wtrysk czasowym występują na lub w pobliżu szczytu suwu sprężania. Platyny zapłonnik pod warunkiem, że źródło zapłonu. Brayton opisany wynalazek, jak następuje: „i. Stwierdzono, że ciężkie oleje mogą być mechanicznie przekształcić w silnie rozdrobnionej warunku w części spalania cylindra lub w komorze do wypalania, czas” W dalszym ciągu „mam po raz pierwszy, w miarę mi wiadomo rozciąga regulowaną prędkością przez zmienny sterowanie bezpośrednie odprowadzanie płynnego paliwa do komory spalania cylindra lub w postaci silnie rozdrobnionego warunkach bardzo korzystnych dla bezpośredniego spalania”. był to prawdopodobnie pierwszy silnik do korzystania z systemu ubogiej mieszanki do regulacji prędkości obrotowej silnika / wyjścia. W ten sposób silnik wystrzelił na każdym suwu i prędkości / wyjścia była kontrolowana wyłącznie przez ilość wtryskiwanego paliwa.

W 1890 Brayton opracowany i opatentowany czterosuwowy, silnik oleju podmuchu powietrza (US Patent # 432,260). Układ paliwowy dostarczane zmienną ilość odparowanego paliwa do środka cylindra pod ciśnieniem w lub w pobliżu szczytu suwu sprężania. Źródło zapłonu Zapłonnik wykonany z drutu platynowego. Pompa wtrysku zmiennej ilości dostarcza się paliwo do wtryskiwacza, gdzie miesza się go z powietrzem, ponieważ wprowadzony do cylindra. Mała sprężarka napędzana korba-pod warunkiem podania źródła powietrza. Ten silnik stosowany również system ubogiej mieszanki.

Brayton zmarł w 1893, ale zasilone wynalazku o stałym ciśnieniu cyklu Brayton .

W 1885 roku angielski wynalazca Herbert Akroyd Stuart rozpoczęła badanie możliwości wykorzystania oleju parafinowego (bardzo podobny do współczesnego diesel ) dla silnika, który w przeciwieństwie do benzyny byłoby trudne do odparowania w gaźniku jak jego zmienność nie jest wystarczająca do tego ,

Te gorące silniki żarówki , pierwszy prototyp w 1886 i zbudowany od 1891 roku przez Richarda Hornsby and Sons , używane niskiego ciśnienia wtrysku paliwa układu. Oleju silnikowego Hornsby-Akroyd stosować stosunkowo niski stopień sprężania, tak że temperatura powietrza sprężonego w komorze spalania na końcu suwu sprężania nie jest wystarczająco wysokie by zainicjować spalania. Zamiast spalania nastąpiło w oddzielonej komory spalania, „parownika” lub „gorący bulb” zamontowany na głowicy cylindra, w którym paliwo rozpyla. Samozapłon doszło od styku mieszaniny paliwo / powietrze i gorące ścian parownika. Jak zwiększone obciążenie w silniku, tak i temperaturę żarówki, powodując okresu zapłonu, aby przejść; przeciwdziałać przedwczesnemu zapłonowi, wody wkroplono do wlotu powietrza.

W 1892 Akroyd Stuart opatentował parownik z płaszczem wodnym, aby umożliwić współczynniki kompresji być zwiększone, ale przede wszystkim w celu zmniejszenia problemów samozapłonu przy wyższych obciążeniach i współczynników kompresji. W tym samym roku Thomas Henry Barton w Hornsbys zbudowany roboczą wersję o wysokiej kompresji dla celów eksperymentalnych, przy czym odparowywacz zastąpiono głowicy cylindra , a więc nie powołując się na powietrze jest podgrzane, ale spalania poprzez zwiększenie stopnia sprężania . Biegła po raz pierwszy automatyczny zapłonu wytwarzane przez sam kompresji sześć, w godzinach; Jednak takie twierdzenie nie jest poparte żadnymi źródła. Aż do 1907 roku, silniki hotbulb miały być pobierana z paliwem w suwu ssania, choć niezależnie od powietrza. Taka maszyna byłaby podatna na uszkodzenia, niskiej wydajności lub skrajnego nieprawidłowym działaniem spowodowanym przedwczesny zapłon.

Herbert Akroyd Stuart był pionierem w rozwoju zapłon samoczynny wspomagany przez zatrzymanego ciepła spalania w bańce, Rudolf Diesel jednak zostało następnie przelane z prawdziwym silnikiem wysokoprężnym opierając się wyłącznie na ciepło sprężania, a nie jakiejkolwiek innej formie zatrzymanego ciepła. Wyższe ściskanie i sprawność cieplna oraz wtrysku paliwa i odparowania paliwa przez system wtrysku, a nie ogrzewanej powierzchni, co odróżnia patentu Diesel 3500 kPa (508 psi).

W 1892 Diesel otrzymał patenty w Niemczech, Szwajcarii, Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych za „Sposób i urządzenie do przekształcania ciepła do pracy”. W roku 1893 opisano „silnik powolne spalanie”, że sprężone powietrze, a tym samym wzrost temperatury powyżej temperatury zapłonu paliwa, a następnie stopniowe wprowadzanie paliwa, a aby mieszanina rozwinąć „na odporność na tyle, by zapobiec istotny wzrost temperatury i ciśnienia ”, a następnie odcięcie paliwa i«rozszerzając bez przenoszenia ciepła». W 1894 i 1895 roku złożył patentów i uzupełnień w różnych krajach dla jego silnika; Pierwsze patenty zostały wyemitowane w Hiszpanii (nr 16654), Francja (nr 243531) i Belgii (nr 113139), w grudniu 1894 roku, w Niemczech (nr 86633) w 1895 roku oraz w Stanach Zjednoczonych (nr 608845), w 1898. On pracuje swój pierwszy udany silnik w 1897 roku.

W dniu 17 lutego 1894 roku, przebudowany silnik pracował na 88 obrotów - jedną minutę; z tą wiadomością, pień Maschinefabrik Augsburg wzrosła o 30%, co wskazuje na ogromne zapotrzebowanie przewidywanych dla bardziej wydajnego silnika. Diesel wpadł do ukończenia działający prototyp w 1896 roku w celu utrzymania patentu. Pierwszy silnik gotowy do testów został zbudowany w dniu 31 grudnia 1896 roku (choć było znacznie różni silnik niż ta, którą rozpoczął z). W 1897 roku - od podpisania umowę i epizodów burzy mózgów - ukończył silnik, który prowadził 16.93 kW z wydajnością 16,6%. Diesel został udzielony patent i 1898 roku, stał się milionerem. Jego silniki były używane do zasilania rurociągów , roślin wodnych i elektrycznych, samochodów i ciężarówek, i jednostek morskich. Zostali szybko stosowane w kopalni, pól naftowych , fabryki i transoceaniczny wysyłce.

Oś czasu

1800s

  • 1806 Pyréolophore wykorzystuje pierwszy system wtrysku paliwa i służy do napędzania łodzi. W 1807 roku przyznawana jest patent.
  • 1874 George Brayton stałe ciśnienie „s«Ready silnika»używa odmierzoną pompę paliwa i spala paliwo oleju wewnątrz cylindra.

1890

  • 1886: Herbert Akroyd Stuart buduje prototyp gorącej żarówki silnik .
  • 1887 George Braytona buduje silnika, który wykorzystuje sprężynowy wtryskiwacza i solidny system wtryskiwania odmierzonych (chude spalania do spalania).
  • 1890 George Brayton buduje maszynę wtryskową „Air Blast” z chudego systemu nagrywania.
  • 1891: Herbert Akroyd Stuart patenty silnika wewnętrznego spalania, który wykorzystuje „gorący” i żarówkę ciśnieniem wtrysku paliwa .
  • 1892: Akroyd Stuart buduje swój pierwszy silnik wysokoprężny pracuje.
  • 1893: esej zatytułowany Rudolf Diesel Teoria i Budowa Rational Silnik pojawił.
  • 1893: 23 lutego Rudolf Diesel uzyskał patent (RP 67207) zatytułowany " Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungsmaschinen " (metod pracy i Techniki Silników Spalinowych).
  • 1893: 10 sierpnia Diesel zbudował swój pierwszy prototyp w Augsburg, nigdy ten silnik pracował pod jego własną moc.
  • 1894 sekunda prototyp Diesel biegnie po raz pierwszy.
  • 1895 Diesel ubiega się o drugi patentowego US Patent # 608845
  • 1896 Blackstone & Co , A Stamford gospodarstwo wdrożenia zbudowano lampa uruchomić silniki olejowe.
  • 1897: Adolf Busch licencji praw do silnika wysokoprężnego dla USA i Kanady.
  • 1897: Po 4 latach prototypowy silnik wysokoprężny jest uruchomiony i gotowy do testowania wydajności i produkcji.
  • 1898: Diesel licencjonowany jego silnik Branobel , rosyjskiego koncernu naftowego zainteresowanych w silniku, które mogą spożywać olej niedestylowanych. Inżynierowie Branobel spędził cztery lata projektowania silników okrętowych montowane.
  • 1899: Diesel licencjonowany jego silnik budowniczych Krupp i Sulzer , który szybko stał się główni producenci.

1900s

  • 1902: Do 1910 MAN wytworzyły 82 kopii unieruchomionym silniku wysokoprężnym.
  • 1903: Dwa statki pierwsze diesel rozpoczęto, zarówno na rzekach i kanałach działalności: La Petite-Pierre we Francji, Powered by Dyckhoff wybudowanych diesli i wandalizm tankowiec w Rosji, napędzany przez silniki wysokoprężne szwedzkich zbudowany z przekładnią elektryczną.
  • 1904: Francuzi zbudowali pierwszy diesel podmorskich , Z.
  • 1905: Cztery silniki Diesla turbosprężarki i intercoolery zostały wyprodukowane przez Büchi (CH), a także przewijać typu doładowania od Creux (F) firmy.
  • 1908 Prosper L'Orange i Deutz opracowany dokładnie kontrolowane pompy wtryskowej za pomocą dyszy wtryskowej igły.
  • 1909: THE komory wstępnej z komorą spalania, został opracowany przez półkulistą Prosper L'Orange z Benz .

1910

  • 1910: Norweski statek badawczy żeglarstwo Fram został wyposażony w pomocniczy silnik Diesla, a tym samym była pierwszy oceaniczny statek z silnikiem wysokoprężnym. Holenderski zbiornikowiec Vulcanus jako pierwszy oceaniczny statek napędzany wyłącznie przez silnik Diesla.
  • 1912: Duńska wbudowany MS  Selandia , najbardziej zaawansowany statek motorowy oceaniczne diesel w swoim czasie. Pierwsza lokomotywa pojawiła się również z silnikiem Diesla.
  • 1913: US Navy okrętów podwodnych używanych NELSECO jednostek. Rudolf Diesel zginął w tajemniczych okolicznościach, gdy przeszedł przez Kanał La Manche na SS  Dreźnie .
  • 1914: niemieckie okręty podwodne były napędzane przez silniki wysokoprężne MAN.
  • 1919 Prosper L'Orange uzyskaniu patentu na wkładce do komory wstępnej i wykonane dyszę wtryskową igły. Pierwszy silnik wysokoprężny z Cummins .

1920s

Jednym z ośmiocylindrowy 3200 IHP Harland and Wolff-Burmeister & Wain silników wysokoprężnych montowanych w Motorship Glenapp . To był największy silnik wysokoprężny zasilany jeszcze (1920) zainstalowane na statku. Uwaga człowiek stojący prawy dolny dla porównania wielkości.
  • 1921: Prosper L'Orange zbudowany ciągłą zmienną moc pompy wtryskowej .
  • 1922: Pierwszy pojazd z (pre-komorowego) silnik wysokoprężny był ciągnik rolniczy Type 6 Benz Söhne ciągnika rolniczego OE Benz Sendling.
  • 1923: Pierwsza ciężarówka z pre-komory silnika Diesla wykonane przez MAN i Benz . Daimler-Motoren-Gesellschaft testowanie pierwszego wtrysku powietrza samochód z silnikiem Diesla.
  • 1924: Wprowadzenie na rynek samochodów ciężarowych z silnikiem Diesla przez producentów samochodów ciężarowych dostawczych na IAA. Fairbanks-Morse rozpoczyna budowę silników wysokoprężnych.
  • 1924-1925 Fairbanks Morse wprowadził 2 suw Y-VA i model 32. Był to pierwszy zimny start diesel produkowany przez Fairbanks i stanie się ikoną amerykańskiej potęgi przemysłowej.
  • 1927: Pierwsza ciężarówka pompa wtryskowa i dysze wtryskowe z Boscha . Pierwszy prototyp samochodu osobowego z Stoewer .

1930

  • 1930: Caterpillar rozpoczął budowę diesle dla swoich ciągników.
  • 1930: Pierwszy US samochód osobowy diesel-power ( Cummins zasilany Packard) zbudowana w Columbus, w stanie Indiana (USA).
  • 1930: Beardmore Tornado silników wysokoprężnych moc brytyjski sterowiec R101 .
  • 1932: Wprowadzenie najsilniejszej wózka napędowego w świecie przez MAN 160 KM (120 kW).
  • 1933: Pierwsze europejskie samochody osobowe z silnikami wysokoprężnymi ( Citroën Rosalie); Citroën używany silnik Diesla o angielskiej pionier Sir Harry Ricardo . Samochód nie wejdzie do produkcji z powodu ograniczeń prawnych dotyczących korzystania z silnikami diesla.
  • 1933: Yanmar to pierwsza japońska firma wprowadzenie „HB” serii do celów komercyjnych.
  • 1933: General Motors używa jej nowe korzenie dmuchane, dwusuwowy silnik Diesel Winton 201A jednostka z wtryskiem do zasilania swoją wystawę motoryzacyjną montażowej w Chicago World Fair ( Century of Progress ). Silnik stanowiło znaczną poprawę w stosunku mocy do masy i elastyczności wyjściowym nad poprzednich generacji silników wysokoprężnych, rysunek zainteresowanie wykonawczej kolejowe Ralph Budd jako źródło napędu dla lekkich pociągów.
  • 1934: The Budd Firma buduje pierwszy opływowy, stal nierdzewna pociąg pasażerski w USA, Pioneer Zephyr , stosując silnik Winton.
  • 1934: Pierwszy turbo silnik wysokoprężny o pociągu kolejowego przez Maybacha . Pierwszy usprawnione, stal nierdzewna pociąg pasażerski w USA, Pioneer Zephyr , stosując silnik Winton.
  • 1934: Pierwszy zbiornik wyposażony w silnik Diesla, polskiego 7TP .
  • 1934/35: Junkers Motorenwerke w Niemczech rozpoczęła produkcję silników Diesla lotnictwo rodziny Jumo, najbardziej znany z nich jest w Jumo 205 , z czego ponad 900 przykłady zostały wyprodukowane przez wybuch II wojny światowej .
Rudolf Diesel „s 1893 patent na jego konstrukcji silnika
  • 1936: Mercedes-Benz zbudował 260D diesel wóz. AT & SF zainaugurował pociąg diesel Super Chief . Sterowiec Hindenburg był napędzany silnikami diesla. Pierwsza seria samochodów osobowych produkowanych z silnikiem diesla ( Mercedes-Benz 260 D, Hanomag i Saurer ). Daimler Benz 602LOF6 silnik wysokoprężny sterowiec dla LZ129 Hindenburg sterowiec .
  • 1937: The Związek Radziecki rozwinął modelu Charków V-2 silnik wysokoprężny, później używany w T-34 czołgów, powszechnie uważany za najlepszego zbiornika podwozia II wojny światowej.
  • 1937: BMW 114 samolot eksperymentalny rozwój silnik wysokoprężny.
  • 1938: General Motors tworzy GM Diesel Division, późniejszy Detroit Diesel , i wprowadza 71 Series inline szybkich średnich KM dwusuwowy silnik, odpowiedni do użytku pojazdów drogowych i morskich.
  • 1938: GM wprowadza 567 dwusuwowy średnich prędkości silnik wysokiej mocy do lokomotyw, statek i zastosowań stacjonarnych; Silniki te wykorzystują opatentowany GM wtryskiwacz jednostki . 567 ustanowił niezawodność diesel moc w służbie kolei, nadając impuls do dieselization amerykańskich kolei.
  • 1938: Pierwszy silnik turbo diesel z Saurer .
Fairbanks-Morse przeciwieństwie tłokowych silników wysokoprężnych na łodzi podwodnej II wojny światowej USS  Pampanito  (SS-383) (na wystawie w San Francisco)

1940s

1950

  • 1953: Turbo -diesel wózek dla Mercedesa w małych seriach.
  • 1954: ciężarówka Turbo-diesel w masowej produkcji przez Volvo . Pierwszy silnik wysokoprężny z napowietrznej wału krzywkowego z Daimler-Benz .
  • 1958 EMD wprowadza turbodoładowanie dla swojej serii 567 o średniej szybkości, dużej mocy lokomotywy stacjonarnych i silników okrętowych. Każdy kolejny silnik (645 i 710), że włączenie tej turbosprężarkę.

1960s

  • 1960: Napęd wysokoprężny wysiedlonych turbiny parowe i silniki parowe opalane węglem.
  • 1962/65: a układ silnikach hamowania , ewentualnie być wytwarzane przez Jacobs (z wiertarki FAME) i nazywany „Jake hamulca”, wynaleziono i opatentowany przez Clessie Cummins.
  • 1968: Peugeot wprowadził pierwsze 204 małych samochodów z poprzecznie zamontowanym silnikiem diesla i przednie koła .

1970

  • 1973 DAF wytwarza silnik wysokoprężny chłodzony powietrzem.
  • 1976 Luty: Testowany silnik wysokoprężny dla Volkswagen samochodu osobowego Golf. Cummins Common Rail Układ wtryskowy został rozwinięty przez ETH Zurich od 1976 do 1992 roku.
  • 1978: Mercedes-Benz wyprodukował pierwszy samochód osobowy z silnikiem turbo-diesel (Mercedes-Benz 300 SD). Oldsmobile wprowadził na rynek pierwszy samochód osobowy silnik wysokoprężny produkowany przez amerykańską firmę samochodowym.
  • 1979: Peugeot 604 , pierwszy samochód turbo diesel do sprzedaży w Europie.

1980

  • 1985: ATI Intercooler silnik wysokoprężny z DAF. System European Truck Common Rail z typem ciężarówki IFA W50 wprowadzone.
  • 1986: BMW 524td, pierwszy na świecie samochód osobowy wyposażony w elektronicznie sterowaną pompą wtryskową (opracowany przez firmę Bosch ). To samo roku Fiat Croma był pierwszy samochód pasażerski na świecie, posiada bezpośredni wtrysk (turbodoładowany silnik Diesla).
  • 1987: Najmocniejszy ciężarówka produkcja z 460 KM (340 kW) silnikiem Diesla MAN.
  • 1989: Audi 100 , pierwszy samochód pasażerski na świecie z turbodoładowaniem i bezpośrednim wtryskiem elektronicznym sterującym silnikiem Diesla.

1990s

  • 1991: Europejskie normy emisji Euro 1 spotkał się z silnika wysokoprężnego ciężarówka Scania .
  • 1993: Pompa wtryskowa dysza wprowadzona w silnikach samochodów ciężarowych Volvo.
  • 1994: Jednostka układ wtryskiwaczy firmy Bosch do silników wysokoprężnych. Mercedes-Benz przedstawia pierwszy samochodowego silnika wysokoprężnego z czterech zaworów na cylinder. Średnia prędkość wysoka moc lokomotywa, statek i silniki wysokoprężne stacjonarne wykorzystali cztery zawory na cylinder, co najmniej od 1938 roku.
  • 1995: Pierwsze udane wykorzystanie wspólnej szyny w pojeździe produkcyjnym, przez Denso w Japonii, Hino „Rosnące Ranger” samochodów ciężarowych.
  • 1996: pierwszy silnik wysokoprężny z bezpośrednim wtryskiem paliwa i cztery zawory na cylinder, stosowane w Opel Vectra .
  • 1997: Pierwszy common rail silnik wysokoprężny w samochodu osobowego Alfa Romeo 156 .
  • 1998: BMW w historii, wygrywając 24 godzin Nürburgring wyścig z 320d, napędzany przez dwulitrowy, czterocylindrowy silnik wysokoprężny. Połączenie wysokiej wydajności z lepszą wydajność paliwa pozwoliło zespołowi uczynić mniej pit podczas długiego wyścigu wytrzymałościowego. Volkswagen wprowadza trzy i cztery cylindryczne silnikami wysokoprężnymi z Bosch rozwiniętych elektronicznie sterowanych wtryskiwaczy jednostkowych . Inteligentne zaprezentowała pierwszy common rail trzy-cylindrowy silnik wysokoprężny stosowany w samochodzie osobowym (The Smart City Coupé ).
  • 1999: Euro 3 Scania i pierwszy common rail ciężarówka silnik wysokoprężny z Renault .

2000s

  • 2002: Ulica napędzane Dodge Dakota pickup z 735 KM (548 kW) silnikiem diesla zbudowanego w inżynierii banków Gale zaciągów własną przyczepę służba dla Bonneville Salt Flats i ustawić FIA rekord prędkości na lądzie jak najszybszej na świecie pickup z jednej -way przebieg 222 mil (357 km / h) i dwukierunkowy średnio 217 mil (349 km / h).
  • 2003: piezoelektryczny technologia wtryskiwaczy Bosch, Siemens i Delphi.
  • 2004: W Europie Zachodniej odsetek samochodów osobowych z silnikiem wysokoprężnym przekroczył 50%. System selektywnej redukcji katalitycznej (SCR), w Mercedes, Euro 4 z systemem EGR cząstek filtrów MAN . Audi A8 3,0 TDI pierwszy pojazd produkcji na świecie ze wspólną Rail i piezoelektrycznych wtryskiwaczy.
  • 2006: Audi R10 TDI wygrał 12 Hours of Sebring i pokonał wszystkie inne koncepcje silników. Ten sam samochód wygrał 24h Le Mans 2006 . Euro 5 dla wszystkich Iveco ciężarówki. JCB Dieselmax złamał FIA gruntów diesel rekord prędkości od 1973 roku, ostatecznie ustawienie nowy rekord na poziomie ponad 350 mph (563 km / h).
  • 2007: Lombardini rozwija nową 440 cc twin-cyinder common rail silnik wysokoprężny, który dwa lata później widzi zastosowanie w użytku samochodowego, w Ligier microcars. W tym czasie silnik ten był uważany za najmniejszy silnik twin-cyinder ze wspólnego systemu kolejowego.
  • 2008: Subaru wprowadziło pierwszy poziomo przeciwieństwie silnik wysokoprężny do zamontowania w samochodzie osobowym. Jest to silnik Euro 5 z EGR systemu. SEAT zdobywa tytuł oraz producentów kierowców tytuł w FIA World Touring Car Championship z SEAT Leon TDI . Osiągnięcia są powtarzane w następnym sezonie.
  • 2009: Volkswagen wygrał Dakar Rally odbędzie się w Argentynie i Chile w 2009 roku. Pierwszy diesel to zrobić. Race Touareg 2 modele zakończeniu pierwszego i drugiego. W tym samym roku, Volvo zastrzeżono najsilniejszy samochód na świecie z ich FH16 700. inline 6-cylindrowy, 16 L (976 cu in) 700 KM (522 kW) diesel produkującego 3150 Nm (2323,32 lb • ft) torque i pełni silnikiem spełniający normy emisji Euro 5.

2010s

Zasada działania

pV Schemat cyklu Idealny Diesel. Cykl następujące numery 1-4 w kierunku ruchu wskazówek zegara. Oś pozioma Objętość cylindra. W cyklu Diesla spalanie następuje w niemal stałej ciśnieniem. Na tym schemacie pracy, który jest generowany dla każdego cyklu odpowiada obszarowi w pętli.
Diesel model silnika, lewa strona
Diesel model silnika, prawa strona

Silnik wysokoprężny silnik spalinowy, różni się od benzynowych z zapłonem iskrowym przy użyciu wysoko sprężonego gorącego powietrza do zapalania paliwa, a nie za pomocą świecy zapłonowej ( o zapłonie samoczynnym , a nie z zapłonem iskrowym ).

W rzeczywistej silnika napędowego jedynie powietrze wprowadza się do komory spalania. Powietrze zostaje sprężone przy stosunku sprężania zazwyczaj od 15: 1 do 23: 1. Ta wysoka kompresja powoduje, że temperatura powietrza wzrasta. Mniej więcej w górnej części suwu sprężania, paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do sprężonego powietrza w komorze spalania. Może to być w (typowo toroidalnym ) pustej przestrzeni w górnej części tłok albo komory wstępnej , w zależności od konstrukcji maszyny. Wtryskiwacz paliwa zapewnia, że paliwo jest podzielony na małe kropelki, a paliwo jest rozdzielane równomiernie. Ciepło ze sprężonym powietrzem paliwo odparowuje z powierzchni kropelek. Para jest następnie zapalony przez ciepło ze sprężonego powietrza do komory spalania, kropelki nadal parować z ich powierzchni i wypalić, coraz mniejszy, dopóki całe paliwo w kropelkach zostały spalone. Spalanie odbywa się w zasadzie stałym ciśnieniem podczas początkowej części suwu. Początek parowania powoduje opóźnienie zapłonu i charakterystyka napędowy pukanie dźwięku jako pary osiąga temperaturę zapłonu i powoduje nagły wzrost ciśnienia powyżej tłoka (nie pokazanego na rysunku wskaźnik PV). Podczas spalania zakończeniu gazy spalinowe rozprężają się, gdy tłok opada dalej; wysokie ciśnienie w cylindrze napędza tłok w dół, dostarczając energii do wału korbowego.

A także wysoki stopień kompresji, umożliwiając spalania odbywać się bez oddzielnego układu zapłonowego, wysoki stopień kompresji znacznie zwiększa sprawność silnika. Zwiększenie stopnia sprężania w silniku z zapłonem iskrowym, w którym paliwo i powietrze są mieszane przed wejście do cylindra jest ograniczone przez konieczność uniknięcia uszkodzenia wstępnie zapłon . Ponieważ tylko powietrze jest sprężane w silniku wysokoprężnym, a paliwo nie jest wprowadzana do cylindra krótko przed górnym martwym punktem ( TDC ), przedwczesna detonacja nie jest problem i kompresji wskaźniki są znacznie wyższe.

Na schemacie P-V jest uproszczone i przedstawia wyidealizowany zdarzeń uczestniczących w cyklu pracy silnika Diesla, rozmieszczone w celu zilustrowania podobieństwa z cyklu Carnota . Począwszy od dnia 1 tłok jest w dolnym martwym punkcie i oba zawory są zamknięte na początku suwu sprężania; Cylinder zawiera powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym. W dniach 1 i 2, powietrze jest sprężane w sposób adiabatyczny, to jest bez przenoszenia ciepła do lub z otoczenia, przez wzrost tłoka. (Jest to ważne, ponieważ tylko w przybliżeniu będą pewne wymiany ciepła ze ścian cylindra ). Podczas tego ściskania, objętość zmniejsza się ciśnienie i temperaturę jak rośnie. Przy lub nieco przed 2 (GMP), paliwo jest wtryskiwane i spala sprężonego gorącego powietrza. Energia chemiczna zostaje zwolniony, a to stanowi zastrzyk energii cieplnej (ciepło) do sprężonego gazu. Spalenie i ogrzewania występuje między 2 i 3. W tym przedziale ciśnienia pozostaje stała, ponieważ tłok opada oraz wzrasta objętość; Temperatura wzrasta na skutek energii spalania. W 3 wtrysk paliwa i spalanie jest kompletna, a walec zawiera gaz w temperaturze wyższej niż 2. W dniach 3 i 4, to gorący gaz rozszerza się ponownie w przybliżeniu adiabatycznie. Praca odbywa się w systemie, do którego podłączony jest silnik. W tej fazie rozprężania objętości gazu wzrasta, a jego temperatura i ciśnienie zarówno spadek. W 4 ° C otwiera się zawór wylotowy, a ciśnienie spada nagle do ciśnienia atmosferycznego (w przybliżeniu). To unresisted rozbudowa i nie użyteczna praca jest wykonywana przez nią. Idealnie adiabatyczne rozszerzanie powinien kontynuować przedłużenie linii 3-4 na prawo, aż ciśnienie spada do otaczającego powietrza, ale straty wydajności powodowane przez to unresisted ekspansji jest uzasadnione praktycznych trudności związanych z odzyskaniem go w (silnik musiałby być znacznie większy). Po otwarciu zaworu wylotowego, pokazano tu suw wydechu poniżej, ale (i po indukcji udar) nie są pokazane na rysunku. Jeśli pokazano, że będą reprezentowane przez pętlę niskociśnieniową w dolnej części rysunku. W 1 zakłada się, że do suwów wydechu i indukcyjne zostały zakończone, a cylinder jest ponownie napełniony powietrzem. Układ tłok-cylinder pochłania energię w zakresie od 1 do 2, to jest praca potrzebna do sprężania powietrza w cylindrze, i jest wyposażony w mechaniczne energii kinetycznej zawartej w kole zamachowym silnika. Wydajność pracy odbywa się przez połączenie tłoka i cylindra pomiędzy 2 i 4. Różnica pomiędzy tymi dwoma odstępach pracy jest wskazana wydajność pracy w jednym cyklu i jest reprezentowany przez obszar zamkniętego obiegu p-V. Adiabatyczne rozszerzanie się w wyższym zakresie niż w kompresji, ponieważ gaz w cylindrze jest gorętszy niż podczas ekspansji w trakcie ściskania. To z tego powodu, że pętla ma skończoną obszar, a wyjście netto z pracy w czasie cyklu jest pozytywny.

główne zalety

Silniki wysokoprężne mają kilka zalet w porównaniu z silnikami benzynowym:

  • Olej napędowy ma wyższą gęstość energii i mniejszą ilość paliwa jest wymagane do wykonywania określonej ilości pracy.
  • Silniki wysokoprężne wtryskiwania paliwa bezpośrednio do komory spalania, ma żadnych ograniczeń powietrza wlotowego oprócz filtrów powietrza i wlotu hydraulicznego i nie ma wlot kolektora próżniowego dodawania obciążenia pasożytami i pompowanie straty wynikające z tłoków jest wciągana do dołu na podciśnienie systemu dolotowego. napełnianie cylindrów z powietrzem atmosferycznym jest wspomagane i sprawność objętościowa jest zwiększona dla tej samej przyczyny.
  • Cięższych paliw, takich jak olej napędowy ma wyższe oceny cetanowego i niższe liczbę oktanową, co prowadzi do zwiększenia tendencji do zapalania się samorzutnie i całkowicie spalić w cylindrach po wstrzyknięciu. Zwiększony stosunek kompresji tworzenia wyższych temperatur w komorze spalania, aby spowodować zapłon wtryskiwanego paliwa. Zwiększając stopień sprężania w silnikach z zapłonem paliw wymaga wyższej liczbie oktanowej, które są trudniejsze do zapłon i spalenie całkowicie i / lub kąta wyprzedzenia zapłonu, aby zapobiec przedwczesnemu zapłonowi, przewracając i wynikających z tego strat wydajności i uszkodzenie silnika.
  • Z powodu powyższych różnic w paliwach do silników wysokoprężnych w porównaniu benzyny i innych paliw o zapłonie iskrowym, silniki Diesla mają wyższą wydajność termodynamicznym o wydajności cieplnej od 45% są możliwe, w porównaniu z około 30% do silników z zapłonem iskrowym. Silniki benzynowe są zazwyczaj 30% sprawna, gdy silniki wysokoprężne można przekonwertować ponad 45% energii paliwa w energię mechaniczną (patrz cykl Carnota dla dalszych wyjaśnień).
  • Oni nie mają wysokiego napięcia elektrycznego układu zapłonowego, co skutkuje wysoką niezawodność i łatwość adaptacji do tłumienia środowisk. Nieobecność cewek zapłonowych, przewodów wtykowych itp eliminuje również źródłem emisji częstotliwości radiowych , które mogą zakłócać pracę urządzeń nawigacyjnych i komunikacyjnych, co jest szczególnie ważne w zastosowaniach morskich i lotniczych oraz do zapobiegania zakłóceniom z radioteleskopów . (Z tego powodu, tylko pojazdów napędzanych silnikiem Diesla są dozwolone w niektórych częściach Ameryki National Radio Quiet Strefie ).
  • Długowieczność silnika wysokoprężnego jest zwykle dwukrotnie większa niż dla silników benzynowych ze względu na zwiększoną wytrzymałość użytych części.
  • Olej napędowy ma lepsze właściwości smarne niż benzyna, jak również. Rzeczywiście, w wtryskiwaczach jednostkowych paliwo stosuje się trzy różne cele: wtryskiwacz smarowania, chłodzenia wtryskiwacza oraz wstrzyknięcie do spalania. Chociaż silniki z zapłonem iskrowym oraz ich układy paliwowe nie wymaga tak dużo smarowność, wyższe smarowności pomocy oleju napędowego zapewniając smarowanie górę cylindrów i pierścieni tłokowych, gdzie jest ono najbardziej potrzebne, aby oprzeć się na wysoką temperaturę, obciążenia i tarcia wynikającego z kompresją i spalania. Ponieważ oleje napędowe są rzeczywiście bardzo lekkie oleje, nadmiar paliwa w cylindrach i zanieczyszczając olej w skrzyni korbowej jest łatwiej tolerowane przez silniki Diesla.
  • Autobus napędzany biodiesla
    Olej napędowy destylowano bezpośrednio z ropy naftowej. Destylacja daje pewne benzyny, ale wydajność byłaby niewystarczająca bez reformingu katalitycznego , który jest bardziej kosztownym procesem.
  • Chociaż olej napędowy będzie się palić na wolnym powietrzu za pomocą knota , nie uwalniają duże ilości łatwopalnych oparów, które mogłyby doprowadzić do wybuchu. Niskie ciśnienie pary oleju napędowego jest szczególnie korzystne w zastosowaniach morskich, gdzie nagromadzenie wybuchowej mieszanki paliwowo-powietrznej jest szczególne zagrożenie. Z tego samego powodu, silniki wysokoprężne są odporni na korek parowy .
  • Chociaż zużycia paliwa (masa spalonego za wyprodukowanej energii) z oleju napędowego silnika spada przy niskich obciążeniach, to zupełnie nie spadnie tak szybko jak typowa benzynowym lub silnikiem turbinowym.
  • wytwarzać mniej ciepła odpadowego chłodzenia i spalin.
  • Silniki wysokoprężne mogą przyjmować super- lub turbodoładowania ciśnieniem, bez jakiegokolwiek naturalnego granicznej, ograniczony jedynie przez jego budowę i zakres pracy elementów silnika, takich jak ciśnienie, prędkość i obciążenie. Jest to w przeciwieństwie do silników benzynowych, które nieuchronnie cierpią detonacji przy wyższym ciśnieniu, jeżeli korekty strojenia silnika i / lub oktanowa paliwa nie są do wyrównania. Silniki wysokoprężne wymagają dodatkowego paliwa i zwiększonej wariator wstrzykujące ciśnienia w cylindrach i wzrostem temperatury, poza wysoką temperaturą i dostępnego tlenu spowoduje „chude” stan, który spowoduje materiałów palnych w cylindrach silnikowych, takich jak tłok z aluminium, jest spalane jak silnik głodzi na paliwo. To jest identyczne do tego, co występuje w silnikach z zapłonem iskrowym, gdy wystąpi podobny stan chude.
  • Zawartość tlenku węgla w spalinach jest minimalne.
  • Biodiesla można łatwo zsyntetyzować paliwowa nie na bazie ropy naftowej (poprzez transestryfikacji ), które mogą działać bezpośrednio w wielu silników wysokoprężnych, a silniki benzynowe albo konieczność przystosowania do pracy paliw syntetycznych albo ich używać jako dodatek do benzyny (na przykład, etanol dodaje się do gazohol ).


układy wtrysku paliwa wcześnie

Oryginalny silnik Diesel wtryskiwanego paliwa przy pomocy sprężonego powietrza, który rozpyla paliwo, zmuszając go do silnika przez dyszę (podobnej zasadzie do aerozolu). Otwór dyszy została zamknięta za pomocą zaworu sworznia zniesione przez wałek rozrządu, aby rozpocząć wtrysk paliwa przed górnym martwym położeniu ( GMP ). To się nazywa wtrysku powietrza podmuch . Napędu sprężarki używane pewne uprawnienia, ale skuteczność była lepsza niż skuteczność jakiegokolwiek innego silnika spalinowego w tym czasie.

1952 Shell Oil Film przedstawiający rozwój silnika Diesla z 1877 roku

Silniki Diesla w służbie dzisiaj podnieść paliwo do ekstremalnych ciśnień za pomocą pomp mechanicznych i dostarczyć go do komory spalania przez ciśnieniowe aktywowane wtryskiwaczy bez sprężonego powietrza. Z bezpośrednim wtryskiem paliwa silników wysokoprężnych, wtryskiwacze strugi przez 4 do 12 małych otworów w jego dyszy. Wczesne wysokoprężnych wprowadzające powietrze zawsze miał lepsze spalanie bez gwałtownego wzrostu ciśnienia podczas spalania. Badania są wykonywane i patenty są wyjęte, aby ponownie użyć pewnego rodzaju wtryskiwania powietrza w celu redukcji tlenków azotu i zanieczyszczeń, powraca do pierwotnego wykonania Diesel z możliwie najwyższą spalania i bardziej cichą pracę. We wszystkich głównych aspektach, nowoczesny silnik wysokoprężny odnosi się do pierwotnego projektu Rudolf Diesel, że do zapłonu paliwa przez kompresję przy bardzo wysokim ciśnieniu w cylindrze. Ze znacznie wyższych ciśnieniach i wysokich technologii wtryskiwaczy, silniki wysokoprężne współczesne użyciu tzw układ wtryskowy stałe stosowane przez George Brayton za 1887 Brayton silnikiem z wtryskiem bezpośrednim. Pośredni wtrysk silnik można uznać najnowszy rozwój gorące żarówki silników z zapłonem.

dostawy paliwa

Z biegiem lat zostały wykorzystane wiele różnych metod wtrysku. Mogą one być opisane jak następuje.

  • nadmuchowe, w których paliwo jest wdmuchiwane do cylindra za pomocą podmuchu powietrza.
  • Paliwo stałe / wstrzyknięcie hydraulicznych, w których paliwo jest popychany przez sprężynowy / zaworu wtryskiwacza w celu wytworzenia łatwopalnego mgły.
  • Wtryskiwacz mechaniczne urządzenie, w którym wtryskiwacz jest obsługiwany bezpośrednio przez krzywki i ilości paliwa jest kontrolowany przez szafy lub dźwigni.
  • Mechanicznej elektroniczny wtryskiwacz urządzenie, w którym wtryskiwacz jest sterowany krzywką i ilości paliwa jest sterowany elektronicznie.
  • Wspólna szyna wtrysku mechaniczne, w których paliwo jest pod wysokim ciśnieniem we wspólnej szynie i sterowane za pomocą środków mechanicznych.
  • Wspólna szyna wtrysk elektroniczny, w którym paliwo pod wysokim ciśnieniem we wspólnej szynie i sterowany elektronicznie.

Silniki wysokoprężne są również produkowane z dwóch wyraźnie różnych miejscach wstrzyknięcia: „bezpośrednie” i „pośrednie”. Silniki z komorą umieszczenia wtryskiwacza w komorze wstępnego spalania, w głowicy, która, ze względu na straty ciepła, zazwyczaj wymagają „świecę żarową”, aby uruchomić i bardzo wysoki współczynnik kompresji, zazwyczaj od 21: 1 do 23: 1. wtryskiem bezpośrednie użycie komory spalania pustki generalnie pierścieniowy kształt w górnej części tłoka. Straty cieplne wydajności są znacznie niższe w silnikach DI co ułatwia znacznie niższy współczynnik kompresji, zazwyczaj pomiędzy 14: 1 i 20: 1, ale większość silników DI są bliżej do 17: 1. Bezpośrednie wstrzyknięcie (DI) Proces jest znacznie bardziej gwałtowne wewnętrznie i wymaga starannego zaprojektowania i bardziej solidną konstrukcję. Im niższy współczynnik kompresji tworzy również wyzwanie dla emisji z powodu częściowego spalania. Turbodoładowanie nadaje się szczególnie do silników DI ponieważ niski stopień sprężania umożliwia znaczące przymusowego wprowadzenia. Zwiększenie przepływu powietrza umożliwia uchwycenie dodatkowego zużycia paliwa, a nie tylko z bardziej całkowitego spalania, ale także obniżenie strat pasożytniczych wydajności przy prawidłowo obsługiwane przez poszerzenie zasilania i krzywe wydajności. Gwałtowny proces spalania z bezpośrednim wtryskiem tworzy również więcej hałasu, ale nowoczesne konstrukcje wykorzystujące „Split Shot” wtryskiwaczy lub podobnych procesów MultiShot radykalnie złagodzić ten problem przez wypalanie niewielki ładunek paliwa przed głównym dostawy, który wstępnie ładuje się do komory spalania za mniej gwałtowne, a w większości przypadków nieco czystsze, spalić.

Istotnym składnikiem wszystkich silników wysokoprężnych jest mechaniczny lub elektroniczny gubernator , który reguluje prędkość obrotową biegu jałowego oraz maksymalnej prędkości obrotowej silnika poprzez regulację szybkości dostarczania paliwa. W przeciwieństwie do silników Otto cyklu, powietrze napływające z zewnątrz nie jest ograniczona i silnik wysokoprężny bez regulatora nie może mieć stabilną prędkość biegu jałowego i może łatwo przekroczenie prędkości, co powoduje jego zniszczenia. Mechanicznie regulowane układy wtrysku paliwa są napędzane przez silnik za przekładni pociągu . Systemy te wykorzystują kombinację sprężyn i obciążników do kontrolowania dostarczania paliwa względem zarówno obciążenia i prędkości. Nowoczesne elektroniczne sterowanie dostawy paliwa kontrola silniki wysokoprężne z wykorzystaniem elektronicznego modułu sterującego (ECM) lub elektronicznej jednostki sterującej ( ECU ). ECM / ECU otrzymuje sygnał prędkości obrotowej silnika, a także inne parametry operacyjne, takie jak ciśnienia w kolektorze dolotowym i temperatury paliwa z czujnika i kontroluje ilość paliwa i początek wtrysku przez siłowniki celu zmaksymalizowania energii i sprawności i minimalizacji emisji. Kontrolowanie harmonogramu początku wtrysku paliwa do cylindra jest kluczem do minimalizacji emisji i maksymalizacji zużyciu paliwa (sprawność), z silnikiem. Czas mierzy się w stopniach kąta obrotu wału korbowego do tłoka przed górnym martwym punkcie. Na przykład, jeśli ECM / ECU inicjuje wtrysku paliwa, gdy tłok 10 ° przed GMP , początek wtrysku lub czasu, mówi się o 10 ° BTDC . Optymalny czas zależy od konstrukcji silnika, jak również od prędkości i obciążenia, a zwykle w temperaturze 4 ° BTDC 1,350-6,000 HP netto „średnia prędkość” lokomotywa silników okrętowych i stacjonarnych.

Postęp rozpoczęcia wstrzykiwania (wtryskiwania przed tłok dochodzi do swojego SOI TDC) powoduje wyższe ciśnienie w cylindrze i temperatury wyższej wydajności, ale także prowadzi do zwiększonej emisji hałasu silnika, ze względu na szybszy wzrost ciśnienia w cylindrze i zwiększone tlenków azotu ( NR x ) wytwarzanie ze względu na wyższe temperatury spalania. Opóźnianie rozpoczęcia wtrysku powoduje niepełne spalanie, zmniejszenie zużycia paliwa i wzrostu wylotowego dymu, zawierający znaczną ilość cząstek stałych i niespalonych węglowodorów .

wtrysk mechaniczny i elektroniczny

Wiele konfiguracje wtryskiem paliwa zostały wykorzystane w ciągu 20 wieku.

Większość silników Diesla współczesne użycie mechanicznego pojedynczy tłok wysokociśnieniową pompę paliwową napędzaną przez wał korbowy silnika. Dla każdego cylindra silnika, odpowiedni tłok w środkach pompy paliwa na zewnątrz odpowiednią ilość paliwa, i określa taktowanie każdej iniekcji. Silniki te wykorzystują wtryskiwacze , które są bardzo precyzyjne sprężynowe zawory które otwierają i zamykają w określonym ciśnieniem paliwa. Oddzielne przewody paliwowe wysokiego ciśnienia podłączyć pompę paliwa z każdego cylindra. Objętość paliwa dla każdego pojedynczego spalania jest sterowany przez ukośnie rowku w tłoku, który obraca się tylko o kilka stopni zwolnieniu nacisku i jest sterowany za pomocą regulatora mechanicznego, składający się z ciężarków obracające się z prędkością obrotową silnika ograniczonego za pomocą sprężyn i dźwigni. Wtryskiwacze są utrzymywane w stanie otwartym przez ciśnienie paliwa. W silnikach szybkoobrotowych pompy tłokowe są razem w jednej jednostce. Długość linii paliwa z pompy do każdego wtryskiwacza jest zwykle taka sama dla każdego walca, w celu uzyskania takiego samego opóźnienia ciśnienia.

Tańszym konfiguracja w silnikach szybkoobrotowych mniej niż sześć cylindrów jest użycie pompy dystrybutora osiowym tłok, składający się z jedną obrotową pompy tłok dostarczając paliwo do zaworu i linii dla każdego cylindra (funkcjonalnie analogiczną do punktów i głowicy rozdzielacza o o Otto silnik ).

Wiele nowoczesnych systemów posiada pojedynczą pompę paliwową, która dostarcza paliwo stale pod wysokim ciśnieniem ze wspólnej szyny (pojedyncza linia paliwa common) do każdego wtryskiwacza. Każdy wtryskiwacz ma elektrozawór sterowany przez elektroniczną jednostkę sterującą, w wyniku dokładniejszej kontroli czasów otwarcia wtryskiwaczy, które są zależne od innych warunków kontrolnych, takich jak prędkość obrotowa silnika i obciążenia oraz zapewniając lepsze osiągi silnika i zużycie paliwa.

Zarówno mechaniczne i elektroniczne układy wtrysku może być stosowany zarówno w bezpośrednich lub pośrednich wtryskowych konfiguracjach.

Dwusuwowe silniki Diesla z wtryskiem pomp mechanicznych można przypadkowo uruchomić w odwrotnej kolejności, aczkolwiek w bardzo nieefektywny sposób, ewentualnie uszkodzenia silnika. Duży statek dwusuwowe silniki wysokoprężne są przeznaczone do pracy w obu kierunkach, eliminując konieczność stosowania przekładni.

wtrysk pośredni

Ricardo Comet komora pośrednia wtrysku

Pośrednim układem wtrysku oleju napędowego silnika (IDI) dostarcza paliwo do małej komory zwanej komory wirowej komory wstępnego spalania, lub komory wstępnej ante komory, która jest połączona z cylindrem poprzez wąskie przejście powietrza. Generalnie celem komory wstępnej jest utworzenie zwiększonej turbulencji na lepsze mieszanie powietrza / paliwa. System ten pozwala również na płynniejsze, cichsze silnik pracuje, a ponieważ mieszanie paliwa jest wspomagany przez turbulencje, wtryskiwacz presja może być niższa. Większość systemów IDI użyć pojedynczego otworu wtryskiwacza. Komora wstępna ma tę wadę, że obniżenie wydajności ze względu na zwiększone straty ciepła do układu chłodzenia silnika, ograniczając oparzenie spalania, zmniejszając w ten sposób wydajność poprzez 5-10% .. silniki IDI są również trudne do uruchamiania i zwykle wymagają stosowania od świec żarowych. Silniki IDI mogą być tańsze w budowie, ale wymaga na ogół wyższy stopień sprężania niż odpowiednik DI. IDI ułatwia również produkować gładkich, cichsze silniki działa z prostego mechanicznego układu wtryskowego, ponieważ dokładny moment wtrysku nie jest tak krytyczna. Większość nowoczesnych silników samochodowych są DI które mają korzyści z większej wydajności i łatwiejszy rozruch; Jednakże silniki IDI nadal można znaleźć w wielu ATV i małych aplikacji wysokoprężnych.

wtrysk bezpośredni

Różne rodzaje misek tłokowych

Wtrysk bezpośredni silniki wysokoprężne wtryskiwania paliwa bezpośrednio do cylindra. Zwykle jest kielich spalinowego w górnej części tłoka, gdzie paliwo jest rozpylany. Można stosować wiele różnych metod iniekcji.

Elektroniczne sterowanie wtryskiem paliwa przekształcił bezpośredniego wtrysku silnika pozwalając znacznie większą kontrolę nad spalaniem.

Jednostka z bezpośrednim wtryskiem

Jednostka z bezpośrednim wtryskiem jest wyższe ciśnienie układ wtrysku paliwa, które również wtryskuje paliwo bezpośrednio do cylindrów silnika. W tym systemie wtryskiwacza i pompy są połączone w jeden zespół umieszczony na każdym cylindrze sterowany przez wałek rozrządu. Każdy cylinder posiada własną jednostkę eliminując przewody paliwowe wysokiego ciśnienia, osiągnięcie bardziej spójnego zastrzyk. Ten typ układu wtryskowego, również opracowany przez firmę Bosch, jest używany przez Volkswagen AG w samochodach (gdzie jest nazywany Pumpe-Duse -SYSTEM -literally systemu pompy dyszy ) oraz Mercedes-Benz ( „PLD”) i większość głównych diesel producenci silników w dużych silnikach komercyjnych ( MAN SE , CAT , Cummins , Detroit Diesel , Electro-Motive Diesel , Volvo ). Z ostatnich osiągnięć, ciśnienie pompy zwiększono do 2400 barów (240 MPa 35000 psi), aby parametry wtrysku podobne do typowych systemów szynowych.

z bezpośrednim wtryskiem common rail

„Common Rail” wtrysku jest wyższy układ wtrysku paliwa ciśnienie. Został po raz pierwszy użyty w produkcji przez Atlas Imperial Diesel w 1920 roku. Ciśnienie przewodu utrzymywano na stałym 2000 - 4000 psi. We wtryskiwaczach igła mechanicznie unoszony z gniazda w celu tworzenia zdarzenia wtryskowego. Nowoczesne systemy szynowe wspólne stosowanie bardzo wysokich ciśnieniach. W tych systemach napędzany silnikiem pompa tłoczy paliwo w ilości do 2500 barów (250 MPa 36000 psi), w „wspólnej szynie”. Wspólnej szyny jest rura, która dostarcza co wtryskiwacza sterowanego komputerowo zawierający dyszę precyzyjnie obrobione i tłok napędzany przez elektromagnetyczny lub piezoelektryczny siłownik.

wtrysk pod wysokim ciśnieniem dostarcza korzyści mocy i zużycie paliwa na niższym ciśnieniu wtrysku paliwa, przez wtryskiwanie paliwa, większej liczby mniejszych kropelek daje znacznie wyższy stosunek pola powierzchni do objętości. Zapewnia to lepszą zdolność parowania z powierzchni kropelek paliwa, a więc bardziej skuteczne łączenie tlenem atmosferycznym rozpylonego paliwa, zapewniając bardziej kompletny i czystszego spalania.

Zimne problemy pogodowe

Startowy

W niskich temperaturach, silniki wysokoprężne dużej prędkości może być trudne się, ponieważ masa bloku cylindra i głowicy cylindra absorbowania ciepła sprężania, zapobiegając zapłonowi ze względu na wyższy wskaźnik powierzchni do objętości. Silniki wstępnie komorowe wykorzystania małych grzejników elektrycznych wewnątrz wstępnej komory zwanych glowplugs , a silnik z bezpośrednim wtryskiem mają te glowplugs w komorze spalania.

Wiele silników użyciu grzejniki rezystancyjne w kolektorze dolotowym , aby ogrzać powietrze wlotowe do rozruchu, aż silnik osiągnie temperaturę roboczą . Grzejniki bloku silnika (grzejniki elektryczne oporowe w bloku silnika), połączone z siecią użytkową stosuje się w zimnym klimacie, gdy silnik jest wyłączony na czas dłuższy (ponad godzinę), aby zmniejszyć czas uruchamiania i silnika. Grzejniki blokowe są również wykorzystywane do zasilania awaryjnego rezerwowe generatory z silnikiem wysokoprężnym , który musi szybko odebrać obciążenie awarii zasilania. W przeszłości stosowane były szerszy wybór metod do rozruchu zimnego. Niektóre aparaty, jak Detroit Diesel silników stosuje się układ do wprowadzenia małych ilości eteru w kolektorze dolotowym, aby rozpocząć spalanie. Inne stosowane system mieszany z rezystancyjnego grzejnego spalania metanolu . Zaimprowizowany metoda, w szczególności w wyczerpanym dostrojenia silniki jest ręczne puszki sprayu eteru oparte płynu rozrusznik do strumienia powietrza wlotowego (zwykle przez wlot zespołu filtra powietrza).

żelujące

Olej napędowy jest również podatne na woskowanie lub żelujący w niskich temperaturach; oba są handlowe krzepnięcia oleju napędowego w stanie częściowo krystalicznej. Kryształy gromadzą się w układzie paliwowym (zwłaszcza w filtrach paliwa), w końcu z głodu silnik paliwa i powodując, że przestanie działać. Low-wyjścia grzejniki elektryczne w zbiornikach paliwowych i wokół przewodów paliwowych są wykorzystywane, aby rozwiązać ten problem. Również większość silników mają powrotny wyciek system, przez który nadmiar paliwa z pompy wtryskiwaczy i wtryskiwaczy jest zawracany do zbiornika paliwa. Po rozgrzaniu silnika, zwracając ciepłe paliwo zapobiega woskowanie w zbiorniku.

W związku z poprawą technologii paliwo z dodatkami, woskowanie rzadko występuje u wszystkich, ale najzimniejszych pogoda podczas mieszanką oleju napędowego i nafty mogą być wykorzystywane do prowadzenia pojazdu. Stacji benzynowych w regionach o zimnym klimacie mają obowiązek oferować Winterized diesel w zimnych porach roku, które pozwalają na pracę poniżej określonej zimnego filtru Podłączenie pkt . W Europie te wysokoprężne cechy zostały opisane w EN 590 standard.

Doładowanie i turbodoładowanie

Wiele diesle są teraz z turbodoładowaniem , a niektóre są zarówno turbodoładowaniem i doładowaniem . Silnik z turbosprężarką może produkować więcej energii niż wolnossący silnik o tej samej konfiguracji. Supercharger jest napędzany mechanicznie przez silnik na wale korbowym , a turbosprężarka jest zasilany przez układ wydechowy silnika. Turbodoładowanie może poprawić ekonomię zużycia paliwa silników Diesla poprzez odzyskiwanie ciepła odpadowego ze spalin, zwiększenie współczynnika nadmiaru powietrza i zwiększenie stosunku mocy silnika do strat tarcia.

Silnik dwusuwowy nie posiada dyskretny układ wydechowy i dolotowy udaru, a zatem nie jest zdolny do samodzielnego aspiracji. W związku z tym, wszystkie silniki dwusuwowe musi być wyposażony w dmuchawę lub pewnego rodzaju sprężarki naładowania butli z powietrzem i wspomagania dyspergowania gazów wydechowych, to proces określa się jako wychwytywania . W pewnych przypadkach, silnik może być również wyposażony w turbosprężarkę, którego sygnał wyjściowy jest kierowany do otworu wlotowego dmuchawy.

Kilka wzorów stosować hybrydowe wentylator / turbosprężarkę (system turbosprężarka) do wychwytywania i ładowanie cylindrów, które to urządzenie jest napędzany mechanicznie rozruchu i niskich prędkościach, aby działać jako dmuchawa, ale który działa jako prawdziwy turbosprężarki przy większych prędkościach i masa. Hybryda turbosprężarka może powrócić do trybu poleceń dla sprężarki podczas dużych wzrostów mocy wyjściowej silnika.

Jak doładowane silniki z turbodoładowaniem lub produkować więcej energii dla danej wielkości silnika w porównaniu do silników wolnossących, należy zwrócić uwagę na konstrukcję mechaniczną elementów, smarowania i chłodzenia do obsługi moc. Tłoki są zwykle chłodzone z oleju smarującego natryskuje się na dnie tłoka. Duże silniki „niskie obroty” mogą korzystać z wody, woda morska, lub oleju dostarczonego przez teleskopowych rur przyłączonych do poprzeczki do chłodzenia tłoków.

rodzaje

Wielkość grupy

Dwa Cycle Silnik wysokoprężny z Roots dmuchawy , typowe Detroit Diesel i niektórych Electro-Motive Diesel Engines

Istnieją trzy grupy wielkości silników wysokoprężnych

  • Małej mocy 188 kW (252 KM) moc
  • Średni
  • Duży

podstawowe rodzaje

Istnieją dwa podstawowe typy silników wysokoprężnych

  • czterosuwowy
  • cykl dwusuwowy

wczesne silniki

W 1897 roku, gdy pierwszy silnik Diesla został ukończony, Adolf Busch udał się do Kolonii i negocjowane wyłączne prawo do produkcji silnika diesla w USA i Kanadzie. W swoim badaniu silnika, stwierdzono, że olej napędowy w tym czasie pracował przy termodynamicznych wydajności o 27%, podczas gdy typowy ekspansja parowóz będzie działać na około 7-10%.

We wczesnych latach 20. wieku, kiedy po raz pierwszy używany duże silniki wysokoprężne, silniki wziął formę podobną do silników parowych wspólnych związek w czasie, przy czym tłok jest połączony z korbowodem za pomocą wodzika łożyska . W następstwie parowóz ćwiczyć niektórzy producenci silników wykonane podwójnie działającego dwusuwowy, cztero-suwowy diesel, aby zwiększyć moc, spalanie odbywa się po obu stronach tłoka, z dwóch zestawów rozrządu i wtryskiem paliwa. O ile wytwarza się duże ilości energii, głównym problemem podwójnego działania silnika wysokoprężnego produkował dobre uszczelnienie, gdy tłoczysko przechodzi przez dno dolnej komory spalania z głowicą łożyska, oraz nie więcej zostały zbudowane. Przez 1930 turbosprężarki dopasowano do niektórych silników. Łożyska crosshead są nadal stosowane w celu zmniejszenia zużycia cylindrów w dużych głównych silników okrętowych o długim skoku.

Nowoczesne silniki o wysokiej i średniej prędkości

Yanmar 2GM20 okrętowy silnik wysokoprężny, zainstalowany w żaglówce

Podobnie jak w przypadku silników benzynowych, istnieją dwa rodzaje silników wysokoprężnych stosowanych obecnie: dwusuwowy i czterosuwowy. Typ czterosuwowy jest „klasyczny” wersji, śledzenie jego rodowód sięga do Rudolf Diesel w prototypie . Jest również postać powszechnie stosowane, jest preferowanym źródłem mocy dla wielu pojazdach samochodowych, zwłaszcza w autobusach i samochodach ciężarowych. Znacznie większe silniki, takie jak używane do poruszania kolejowy i napędu jednostek pływających , są często jednostki dwusuwowe, oferując bardziej korzystne mocy do masy , jak i większą oszczędność paliwa. Najmocniejszych silników na świecie są dwusuwowe silniki wysokoprężne z mamucich rozmiarów.

Dwusuwowy silnik wysokoprężny operacja jest podobna do tej z odpowiednikami benzynowych, oprócz tego, że paliwo nie jest mieszany z powietrzem przed indukcją i skrzynia korbowa nie bierze czynny udział w cyklu. Tradycyjne dwusuwowy konstrukcja opiera się na napędzane mechanicznie dmuchawy wyporowej do ładowania butli z powietrzem przed kompresją i ciepła. Proces ładowania pomaga również wydalanie (wychwytująca) spalania pozostałych z poprzedniego suwu gazów.

Nowoczesna forma dwusuwowy diesel opiera się na wysiłkach Charles F. Kettering „Boss” i jego współpracowników w General Motors Corporation , który zaprojektował system zasysania, w którym dmuchawa spręża komorę w bloku silnika, który jest często określane jako „skrzynka” powietrza i gazy spalinowe są oczyszczane pod ciśnieniem z wlotu powietrza (jednoprądowe wychwytującego). Koncepcja została wprowadzona z silnikiem Winton 201A w 1933 roku, który został wykorzystany w produkcji lokomotyw od 1934 do 1938 roku oraz w podwodnych. Doświadczenie z Winton 201A została wykorzystana w rozwoju GM 567 lokomotyw silnika wprowadzony w 1938 roku, która rozpoczęła dieselization amerykańskich kolei i od których później 645 i 710 pochodziły silniki. Jednak znaczna poprawa wbudowane w większość nowszych silnikach EMD jest wspomagana mechanicznie turbo-sprężarka, która dostarcza powietrze naładowania korzystania z pomocy mechanicznego podczas rozruchu (tym samym eliminując konieczność Roots dmuchane zmiatania) i dostarcza powietrze śpią napędzany gazem wydech turbina podczas normalnych operacji-tym samym zapewniając prawdziwy turbodoładowanie i dodatkowo zwiększając moc silnika przez co najmniej pięćdziesiąt procent. Również w 1938 roku GM zminiaturyzowane dwusuwów Diesel z (High-Speed) Detroit Diesel Series 71 silnika, przynosząc Diesel do postaci nadającej się do samochodów ciężarowych, autobusów i mniejszych łodzi. W 2015 roku, Electro-Motive Diesel przesunął swój nacisk na czterosuwowym lokomotywa władzy w interesie zgodne z USEPA Tier 4 wymagania dotyczące emisji, wprowadzając 1010J silnik.

Trzy English Electric 7SRL Silniki diesel alternator jest zainstalowany w Elektrowni Saateni, Zanzibar 1955

W silniku wysokoprężnym dwusuwowego, jak cylindra tłok zbliża się do dolnego martwego punktu otwory wylotowe lub zawory są otwarte uwalniając większość nadmiaru ciśnieniem, po czym przejście pomiędzy skrzynką powietrza i cylindra jest otwarty, co pozwala na przepływ powietrza do cylindra. Przepływ powietrza wydmuchuje pozostałych gazów spalinowych z cylindra, jest to proces płuczący. Gdy tłok przechodzi przez centrum dolnej i rozpoczyna się w górę, kanał jest zamknięty i rozpoczyna się ściskanie, zakończone wtryskiem paliwa i zapłonem. Odnoszą się do silników wysokoprężnych dwusuwowych do bardziej szczegółowego zakresu rodzajów zasysania i doładowania silników wysokoprężnych dwusuwowych.

Zwykle liczba cylindrów są stosowane tylko w dwa, chociaż dowolna liczba cylindrów może być stosowany pod warunkiem, że obciążenie działające na wał korbowy jest równoważone, aby zapobiec nadmiernemu drgań . Konstrukcja inline-sześć-cylindrowy jest najbardziej płodnym w lekkich i średnio ciężkich silników, choć małe i większe V8 inline-cztery silniki wyporowe są także wspólne. Silników o małej pojemności (na ogół uznaje się te poniżej pięciu litrów wydajności) są zwykle cztery lub sześć cylindrów typów, z czterech cylindrów jest najbardziej rozpowszechnionego rodzaju, występujący w zastosowaniach motoryzacyjnych. Silniki wysokoprężne pięć-cylindrowe zostały również produkowane, będący kompromisem między sprawnego funkcjonowania sześciu-cylinder i wymiarów przestrzennych efektywny od czterocylindrowego. Silniki Diesla dla mniejszych maszyn roślin, łodzi, traktorów, generatorów i pomp mogą być cztery, trzy lub dwu cylindrowe typów, z silnikiem diesla single-cylindrowy pozostały do lekkiej pracy stacjonarnej. Bezpośrednie odwracalne dwusuwowe silniki wysokoprężne morskie potrzebują co najmniej trzy cylindry do wiarygodnych ponowne uruchomienie przodu i do tyłu, natomiast czterosuwowe silniki wysokoprężne potrzebują co najmniej sześć cylindrów.

Chęć poprawy silnika wysokoprężnego mocy do masy stosunek wyprodukował kilka ustaleń powieść cylindrowe wydobyć więcej mocy z danej pojemności. Jednoprądowe silnik przeciwieństwie tłokiem wykorzystuje dwa tłoki w jednej butli z komory spalania w środkowej i gazu wlotami oraz wylotami na końcach. To sprawia, że silnik stosunkowo lekki, mocny, szybko działa i ekonomiczny nadaje się do stosowania w lotnictwie. Przykładem jest Junkers Jumo 204/205 . Napier Deltic silnika z trzema cylindrami umieszczonymi w układzie trójkątnym, każda zawierająca dwie przeciwległe tłoki, całego silnika posiadającego trzy wały korbowe, jest jednym z najbardziej znanych.

generator gazu

Przed 1950 r Sulzer zaczął eksperymentować z silników dwusuwowych o ciśnieniu tak wysokie, jak 6 przypominającego atmosfer , w którym cała moc wyjściowa została podjęta od spalin turbiny gazowej . W dwusuwowych tłoki bezpośrednio pojechaliśmy tłoki sprężarek powietrza do pozytywnego generator gazu przemieszczenie. Przeciwległe Tłoki były związane wiązaniami zamiast wałów. Kilka z tych jednostek może być podłączone do doprowadzenia gazu zasilającego do jednej dużej turbiny wyjściowego. Całkowita wydajność cieplna była w przybliżeniu dwukrotnie większy od prostego turbiny gazowej. System ten został wyprowadzony z Raúl Pateras Pescara pracy jest na silnikach tłokowych wolnego w 1930 roku.

Zalety i wady w porównaniu do silników z zapłonem iskrowym

Zużycie paliwa

W MAN S80ME-C7 silników Diesla o niskiej prędkości użyciu 155 g (5,5 uncji) paliwa na kWh na całkowitej wydajności przemiany energii 54,4%, co jest najwyższą konwersję paliwa do zasilania według dowolnego jednego cyklu wewnętrzne lub spalania zewnętrznego silnika ( sprawność gazowo turbiny gazowej układu może przekraczać 60%). silniki wysokoprężne są bardziej efektywne niż benzyna (benzyna) silników o takiej samej mocy, co spowoduje mniejsze zużycie paliwa. Częstym margines wynosi 20% więcej mil na jednostkę energii paliwa dla sprawnego turbodiesel w porównaniu do standardowego silnika benzynowego. RAW mil na galon porównania wskaże większej różnicy, ale tylko wtedy, gdy wyższa zawartość energii oleju napędowego na galon nie jest uwzględniana. Olej napędowy jest gęstsza i zawiera o 15% więcej energii objętościowych. Chociaż wartość opałowa paliwa jest nieco niższa w 45,3 MJ / kg ( megadżul na kilogram masy ciała), niż w benzynie 45,8 MJ / kg, olej napędowy ciekły znacznie większą gęstość niż benzyna ciekłej.

Na przykład, obecny wzór Škoda Octavia za pomocą grupy Volkswagen silników jest połączony ocena Euro 6,2 l / 100 km (46 mpg -imp ; 38 mpg -US ) do 102  KM (76 kW), silnik benzynowy i 4,4 l / 100 km (64 mpg -imp ; 53 mpg -US ) do 105 KM (78 kW) silnika wysokoprężnego. Chociaż na pierwszy rzut oka wydaje się wskazywać, że diesel zużywa o 30% mniej paliwa, zaletą jest to tylko 20%, biorąc pod uwagę większą gęstość energii diesel.

Natomiast wyższy współczynnik kompresji jest pomocne w zwiększaniu wydajności, silniki wysokoprężne są znacznie bardziej wydajne niż benzyny (silniki benzynowe), gdy przy niskiej mocy i na biegu jałowym. W przeciwieństwie do silników Diesla, silnik benzynowy ma zawór motylkowy (gazu) w układzie wlotowym, który zamyka się na biegu jałowym. Stwarza to pasożytnicze straty, zmniejszając wydajność silników benzynowych przy niskiej mocy i na biegu jałowym. W typowych zastosowaniach samochodowych, silniki rzadko pracują z pełną mocą, a ich skuteczność małej mocy jest ważniejsza. Ponadto, w wielu zastosowaniach, takich jak morskiej, rolnictwa i koleje, diesle są pozostawione bez opieki i pracy na biegu jałowym przez wiele godzin, czasem nawet dni. Te zalety są szczególnie atrakcyjne w lokomotywach (patrz dieselizację ).

Chociaż silniki wysokoprężne mają teoretycznie zużycia paliwa na poziomie 75%, w praktyce jest znacznie niższa. Silniki Diesla w dużych samochodów ciężarowych, autobusów i nowszych samochodów z silnikiem diesla może osiągnąć szczyt sprawności około 45%, i może osiągnąć sprawność 55% w niedalekiej przyszłości. Jednakże, przeciętna wydajność w cyklu jazdy jest mniejsze niż w szczytowej wydajności. Na przykład, może to być 37% do silnika z maksymalną wydajnością 44%.

Moment obrotowy

Silników wysokoprężnych wytwarzają większy moment obrotowy, niż w silnikach benzynowych dla danego przemieszczenia ze względu na wyższy współczynnik kompresji. Wyższe ciśnienie w cylindrze i większych sił na korbowody i wał korbowy wymaga silniejszego, cięższe składniki. Cięższe składniki obrotowych zapobiec silników Diesla z zwiększając obroty aż silników benzynowych dla danej objętości. Silniki wysokoprężne ogół mają podobną moc i gorszy stosunkiem masy do mocy w porównaniu do silników benzynowych. Silniki benzynowe muszą być nastawione niższy, aby uzyskać taki sam moment obrotowy jak porównywalnego diesla ale od silników benzynowych rev wyższe obie będą miały podobną przyspieszenie. Dowolna ilość momentu obrotowego na kołach można uzyskać przez uzębienia żadnego źródła zasilania w dół na tyle (w tym ręcznej korby). Na przykład, silnik ze stałą teoretyczny 200 ft.lbs momentu i granicy obrotów 3000 obrotów na minutę posiada tylko tyle energii (trochę ponad 114 KM) w inny silnik teoretycznej ze stałą maksymalnie 100 ft.lbs momentu obrotowego i 6000 obr granica obr. A (bezstratnego) 2 do 1 przekładni redukcyjnej na drugim wyjściem silnika a woli stałe maksymalnie 200 ft.lbs momentu obrotowego przy maksimum 3000 obrotów na minutę, bez zmiany mocy. Porównując silniki oparte na (maksymalnie) Moment obrotowy jest tak samo użyteczne jak porównując je w oparciu o (maksymalnie) obr./min.

Moc

Warunki w silnika napędowego różni się od silnika z zapłonem iskrowym w związku z innym cyklu termodynamicznego. Ponadto, moc i prędkość silników są kontrolowane bezpośrednio przez dopływ paliwa, a nie poprzez kontrolowanie dopływu powietrza, jak w silniku z zapłonem iskrowym .

Przeciętny silnik Diesla ma gorszy stosunek mocy do masy niż silnik benzynowy . To dlatego, że olej napędowy musi działać przy niższych prędkościach obrotowych na skutek konieczności cięższej, mocniejszej części oprzeć się ciśnieniu roboczym spowodowane wysokim stopniu sprężania silnika, co zwiększa siły działające na częściach ze względu na działanie sił bezwładności. Niektóre silniki wysokoprężne są przeznaczone do użytku komercyjnego.

Silniki wysokoprężne mają zwykle dłuższe długości skoku głównie w celu ułatwienia osiągnięcia niezbędne współczynniki kompresji. W rezultacie, tłok i korbowody są cięższe i bardziej siła musi być transmitowane przez korbowody i wał korbowy na zmianę tempa tłoka. Jest to kolejny powód, że silnik wysokoprężny musi być silniejszy dla tej samej mocy jak silnik benzynowy.

Jednak jest to cecha, która pozwoliła niektórzy entuzjaści nabyć znaczny wzrost mocy z turbodoładowanych silników poprzez dość proste i niedrogie modyfikacje. Silnik benzynowy o podobnej wielkości nie można zgasić porównywalny wzrost mocy bez rozległych zmian, ponieważ składniki na akcje nie może wytrzymać większe obciążenia nałożone na nich. Ponieważ silnik wysokoprężny jest już zbudowany, aby wytrzymać wyższy poziom stresu, to sprawia, że jest idealnym kandydatem do dostrajania wydajności przy niewielkim kosztem. Jednak należy stwierdzić, że każda zmiana, która zwiększa ilość paliwa i powietrza poddane silnika wysokoprężnego zwiększy temperaturę pracy, co zmniejszy jego żywotność oraz zwiększają wymagania serwisowe.

emisje

Ponieważ silnik wysokoprężny mniejsze zużycie paliwa, niż w silniku benzynowym jednostkę odległości, olej napędowy wytwarza mniej dwutlenku węgla (CO 2 ) na jednostkę odległości. Najnowsze osiągnięcia w produkcji i zmian klimatu politycznego zwiększyły dostępność i świadomości biodiesla , alternatywę dla oleju napędowego z ropy naftowej pochodzące ze znacznie niższej emisji netto sumie CO 2 , wskutek absorpcji CO 2 przez rośliny używane do produkcji paliwa. Ponadto, korzystanie z oleju roślinnego, odpady odpadów tartacznych z lasów zarządzanych w Finlandii, a postęp w produkcji oleju roślinnego z alg wykazać wielką obietnicę w dostarczaniu surowców dla zrównoważonego biodiesla, które nie konkurują z produkcją żywności.

Gdy silnik wysokoprężny pracuje na małej mocy, nie jest wystarczająco obecny tlen do spalania paliwa silniki Diesla tylko dokonać znacznych ilości tlenku węgla podczas pracy pod obciążeniem.

Olej napędowy jest wtryskiwany tuż przed udarem prądu. W rezultacie, paliwo nie może całkowicie spalić, jeśli nie ma wystarczającej ilości tlenu. Może to doprowadzić do niepełnego spalania i czarnego dymu w spalinach, jeśli więcej niż paliwo jest wstrzykiwane powietrze nie jest dostępne w procesie spalania. Nowoczesne silniki z dostawą paliwa elektronicznej można regulować taktowanie i ilości doprowadzanego paliwa, a więc działać z mniejszą ilością odpadów paliwa. W mechanicznym układzie rozrządu paliwa system wtrysku i czas trwania musi być ustawiona na skuteczne w przewidywanym obr./min operacyjnego i obciążenia, a więc ustawienia są dalekie od ideału, gdy silnik jest uruchomiony w innym RPM. Wtrysk elektroniczny może mierzyć obroty silnika, obciążenie, temperatura i nawet zwiększyć, i ciągle zmieniać taktowanie pasujące do danej sytuacji. W silniku benzynowym, powietrze i paliwo są mieszane dla całego suwu sprężania, zapewniając całkowite wymieszanie nawet przy wyższych prędkościach obrotowych silnika.

Spalin z silników Diesla jest znany ze swojego charakterystycznego zapachu, ale ten zapach w ostatnich latach stało się znacznie mniej dzięki zastosowaniu niskiej zawartości siarki paliwa.

Diesla spalin została stwierdzona długą listę toksycznych zanieczyszczeń powietrza . Wśród tych zanieczyszczeń, dobrze zanieczyszczenie cząstka jest ważną przyczyną szkodliwych skutków dla zdrowia Diesel . Jednak, gdy silnik Diesla palą paliwa o wysokiej zawartości tlenu, powoduje wysokie temperatury spalania i większej wydajności, a cząstki te mają tendencję do spalania, ale ilość NO x zanieczyszczenia tendencję wzrostową.

NR x zanieczyszczenia można zmniejszyć AdBlue , który jest wtryskiwany do strumienia gazów spalinowych, oraz katalitycznie niszczy NR x związków chemicznych. Recyrkulacji spalin , który działa poprzez recyrkulację części spalin wykonania silnika z powrotem do cylindrów silnika ma również bardzo pozytywny wpływ na NO x emisji, ponieważ dolna część dostępnego tlenu obniża maksymalną temperaturę płomienia.

Hałas

Charakterystyczny odgłos silnika wysokoprężnego jest różnie nazywany klekot diesla, gwoździ lub pukanie diesel diesel. Diesla stuk jest spowodowane głównie przez proces spalania silnika wysokoprężnego; nagłe zapłonu oleju napędowego, gdy do komory spalania powoduje wzrost ciśnienia. Projektanci silnika może zmniejszyć klekot diesla poprzez: wtryskiem pośrednim; pilota lub przed wstrzyknięciem; wtryskiwania; szybkość wstrzykiwania; Stopień sprężania; doładowania; i recyrkulacji spalin (EGR). Układy wtryskowe common rail wysokoprężne pozwalają wiele zdarzeń wtryskowych jako pomoc w redukcji szumów. Oleje napędowe o wyższej liczbie cetanowej modyfikowanie procesu spalania i zmniejszenia klekotanie napędowy. CN ( liczba cetanowa ) może zostać podniesiona przez destylację wyższej jakości ropy naftowej poprzez katalizowanie produkt o wyższej jakości lub z użyciem cetanową poprawia dodatek.

Połączenie ulepszonej techniki mechaniczne, takie jak wielostopniowych wtryskiwaczy, które ogień krótki „ładunek pilotowy” paliwa do cylindra w celu zainicjowania spalania przed dostarczeniem główny ładunek paliwa, wyższe ciśnienie wtrysku, które poprawiły rozpylanie paliwa do mniejszych kropelek i sterowanie elektroniczne (które można regulować czas i długość procesu wtryskiwania go pod kątem wszystkich szybkości i temperatury), które częściowo złagodzić te problemy, w najnowszej generacji wzorów common-rail, przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności silnika.

Niezawodność

Dla większości zastosowań przemysłowych lub morskich, niezawodność jest uważane za bardziej istotne niż wadze i dużej mocy.

Brak elektrycznego układu zapłonowego znacznie poprawia niezawodność. Wysoka trwałość silnika wysokoprężnego jest również ze względu na jego charakter przebudowany (patrz wyżej). Olej napędowy jest lepszy smar niż benzyna, a tym samym jest mniej szkodliwa dla warstewki oleju na pierścienie tłokowe i cylindrycznych otworów, jak występuje w silnikach benzynowych mocy; to rutyna dla silników Diesla na pokrycie 400.000 km (250.000 mil) lub więcej bez odbudować.

Ze względu na większy stopień sprężania oraz wzrost wagi silniejsze składniki rozpoczynając silnik napędowy jest twardszy niż uruchamiania silnika benzynowego o podobnej konstrukcji i przemieszczenia. Więcej momentu obrotowego z silnika rozrusznika jest wymagane, aby przesunąć silnik w cyklu sprężania podczas uruchamiania w porównaniu z silnikiem benzynowym. Może to powodować trudności przy uruchamianiu w okresie zimowym, gdy za pomocą konwencjonalnych akumulatorów samochodowych ze względu na niższy prąd dostępny.

Albo elektryczny rozrusznik albo System powietrze-start jest używany do uruchomienia silnika zwrotnym. W dużych silnikach, wstępnego smarowania i powolnego obracania silnika, a także ogrzewania, są wymagane, aby zminimalizować ilość uszkodzeń silnika podczas pierwszego uruchomienia i funkcjonowania. Niektóre mniejsze diesle wojskowe mogą być uruchamiane z wybuchowym kasety, zwany rozrusznik Coffman , który zapewnia dodatkową moc wymaganą do uzyskania tokarka. W przeszłości, Caterpillar i John Deere używane małą benzyna pony silnik w swoich traktorów, aby uruchomić silnik wysokoprężny podstawowej. Silnik napędowy konik ogrzewa się do wspomagania zapłonu, stosuje się małą sprzęgła i skrzyni biegów, aby obracać się silnik napędowy. Jeszcze bardziej niezwykły był International Harvester konstrukcja, w której silnik wysokoprężny miał własną gaźnika i zapłonu układ, i zaczął na benzynie. Po ogrzaniu operator przemieszczane dwie dźwignie, aby przejść do obsługi silnika wysokoprężnego, a praca może się rozpocząć. Silniki te miały bardzo złożone głowice cylindrów, z własnymi komór spalania benzyny i były narażone na uszkodzenie drogiego szczególną ostrożność, jeśli nie została podjęta (zwłaszcza pozwalając silnik ostygł przed włączeniem go wyłączyć).

kawitacji cylinder i uszkodzenie erozja

Jakość i różnorodność paliw

Silniki benzyna / benzyna są ograniczone w różnorodności i jakości paliw mogą spalić. Starsze silniki benzynowe wyposażone w gaźniku wymagane lotnego paliwa, które będzie parował łatwo stworzyć niezbędną stosunek powietrza do paliwa do spalania. Ponieważ zarówno powietrze i paliwo do cylindra, jeżeli stosunek sprężania silnika jest zbyt wysoka lub paliwo zbyt trwała (o zbyt niskiej oktan ocena) paliwo zapala się w stanie ściśniętym, jak w przypadku silnika wysokoprężnego, zanim tłok osiągnie szczyt swojego skoku. Ten przedwczesny zapłon powoduje straty mocy, a w czasie znaczne szkody dla tłoka i cylindra. Zapotrzebowanie na paliwo, które jest na tyle lotny do odparowania ale niezbyt lotny (aby zapobiec przedwczesnemu zapłonowi) oznacza, że silniki benzynowe będą działać tylko w wąskim zakresie paliw. Odnotowano pewne sukcesy w silnikach dual-fuel, które używają benzyny i etanolu , benzyny i propanu i benzynę i metan .

W silnikach wysokoprężnych, mechaniczny układ wtryskiwacza odparowanie paliwa bezpośrednio do komory spalania, lub komory wstępnego spalania (w przeciwieństwie do dyszy Venturiego w gaźniku, albo wtryskiwacz powietrza w układzie wtrysku paliwa parującej paliwa do kolektora dolotowego lub spożycie płozy jak w silniku benzynowym). To wymuszone parowanie oznacza, że paliwo mniej lotne mogą być użyte. Bardziej istotne, ponieważ tylko powietrze jest wprowadzony do cylindra w silniku wysokoprężnym, stosunek kompresji mogą być znacznie wyższe, ponieważ nie ma ryzyka wstępnego zapłonu pod warunkiem, że proces wtryskiwania jest dokładnie określone w czasie. Oznacza to, że temperatura cylindra są znacznie wyższe w niż w silniku wysokoprężnym silniku benzynowym, dzięki czemu paliwo mniej lotne być stosowany.

Olej napędowy jest formą lekkiego oleju opałowego, bardzo podobny do nafty (parafina), ale silnikach wysokoprężnych, zwłaszcza starszych lub prostych wzorów, które nie posiadają precyzyjnych systemów Elektroniczny wtrysk, może działać na szerokiej gamy innych paliw. Niektóre z najbardziej popularnych alternatyw Jet A-1 Rodzaj paliwa do silników odrzutowych lub olej roślinny z bardzo szerokiej gamy roślin. Niektóre silniki mogą być uruchamiane na oleju roślinnym, bez modyfikacji, a większość inne wymagają dość podstawowe zmiany. Biodiesel jest czysty jak paliwo diesel-rafinowane z oleju roślinnego i może być stosowany w prawie wszystkich silników wysokoprężnych. Zapotrzebowania na paliwa do stosowania w silnikach wysokoprężnych jest zdolność paliwa do przepływu wzdłuż przewodu paliwowego, zdolność paliwa do smarowania pompy strumieniowej i wtryskiwaczy odpowiednio, a jego właściwości zapłonowe (opóźnienie zapłonu, liczba cetanowa ). Inline mechaniczny wtryskiwacz pompy generalnie tolerować niskiej jakości lub biopaliw lepsze niż dystrybutor pomp typu. Również silniki wtrysku pośredni ogólnie działać zadowalająco na biopaliwa niż silniki z wtryskiem bezpośrednim. Jest to częściowo spowodowane silnik wtrysku pośredni ma znacznie większą „zawirowania” efekt zwiększenia odparowania i spalanie paliwa, ponieważ (w przypadku paliw olej roślinny typu) lipidowe złogi mogą skraplać się na ściankach cylindra bezpośrednim wtryskiem silnik jeśli temperatura spalania jest zbyt niska (na przykład wychodząc od silnika na zimno).

Jest często poinformował, że jego silnik napędowy zaprojektowany do pracy na oleju z orzeszków ziemnych , ale to jest fałszywe. Patent numer 608845 opisuje swoją maszynę jako przeznaczony do uruchomienia na sproszkowanym paliwem stałym ( pyłu węglowego ). Diesel stwierdził w swoich opublikowanych prac „na wystawie w Paryżu w 1900 roku ( Exposition Universelle ) zostało przedstawione przez Otto Spółki mały silnik wysokoprężny, który na prośbę rządu francuskiego biegł na arachide (ziemia-orzechowym lub z orzeszków ziemnych), olej (patrz biodiesel ) i pracował tak gładko, że tylko nieliczni zdawali sobie sprawę z tego. silnik został skonstruowany przy użyciu oleju mineralnego , a wtedy pracował na oleju roślinnym, bez żadnych przeróbek są wykonane. Rząd francuski na myśl czas próby Możliwość zastosowania w produkcji energii elektrycznej w arachide, lub ziemia-nakrętki, która rośnie w znacznych ilościach w swoich koloniach afrykańskich, i łatwo można tam uprawianych.” Diesel sam później przeprowadzono podobnych badań i pojawił się poparcie dla idei.

Większość dużych morskich silników wysokoprężnych uruchomić na ciężki olej opałowy (czasami nazywane „olej bunkier”), która jest gęsta, lepka i prawie odporna przed zapaleniem paliwa, które jest bardzo bezpieczne przechowywanie i tanio kupić luzem, ponieważ jest to produkt uboczny w procesie rafinacji ropy naftowej przemysł. Paliwo nie może być wstępnie podgrzewana tylko, ale musi być przechowywana ogrzewana podczas przenoszenia i przechowywania w celu utrzymania jej pompowania. Zazwyczaj jest to realizowane poprzez śledzenie parowej na przewody paliwowe i cewek parowych w zbiornikach paliwowych. Paliwo jest następnie podgrzewa się do temperatury przekraczającej 100 ° C przed wejściem do silnika w celu osiągnięcia właściwej lepkości do atomizacji.

Paliwo płynne i charakterystyka

Silniki Diesla mogą pracować na różnych paliw, w zależności od konfiguracji, choć tytułowa olej napędowy pochodzący z ropy naftowej jest najczęściej. Silniki mogą pracować przy pełnym widmie destylatów ropy naftowej, z gazu naturalnego, alkohole, benzyna, gaz drewna do paliw olejowych z oleju napędowego na paliwach resztkowych. Wiele silników samochodowych Diesla będzie działać na 100% biodiesla bez jakichkolwiek modyfikacji.

Rodzaj stosowanego paliwa jest wybrana w celu spełnienia wymagań kombinację usług i kosztów paliwa. Dobrej jakości oleju napędowego mogą być syntetyzowane z olejem roślinnym i alkoholu. Olej napędowy może być wykonany z węgla lub drugiej bazy węgla przy użyciu procesu Fischer-Tropscha . Biodiesel jest coraz większą popularność, ponieważ może często być stosowane w silnikach niemodyfikowanych, choć produkcja pozostaje ograniczona. Ostatnio biodiesel z orzecha kokosowego, które mogą wytwarzać bardzo obiecujące ester kokometylo (CME), ma właściwości, które poprawiają smarowność i spalanie daje zwykły silnik napędowy bez modyfikacji mocy, mniej więcej cząstek dymu lub czarny i płynną pracę silnika. Filipin pionierem w badaniach nad CME kokosowy opartej z pomocą naukowców niemieckich i amerykańskich. Ropopochodne diesel jest często nazywany petrodiesel jeśli istnieje potrzeba, aby odróżnić źródło paliwa.

Czyste oleje roślinne , są coraz częściej stosowane jako paliwo dla pojazdów samochodowych, ciężarowych i zdalnego skojarzonej gospodarki energetycznej generacji zwłaszcza w Niemczech, gdzie setki zdecentralizowanej oleju małych i średnich naciska Cold Press oleisty, przede wszystkim rzepak , na paliwo. Jest Deutsches Institut für Normung standardowe paliwo na paliwo oleju rzepakowego.

Paliwa resztkowe są „odpadki” procesu destylacji i są grubsze, cięższy olej lub olej o większej lepkości , które są tak gęsty, że nie są one łatwe do pompowania ile nie ogrzewane. Resztkowe oleje opałowe są tańsze niż czystą, rafinowanego oleju napędowego, choć są brudniejsze. Ich główne rozważania są do stosowania w statkach i bardzo dużych zbiorów generacji, ze względu na koszt dużej ilości zużywanego paliwa, często w wysokości wielu ton na godzinę. Słabo rafinacji biopaliwa olej prosto roślinny (DME) i zużyty olej roślinny (WVO) może należeć do tej kategorii, ale mogą być realne paliw na niż zwykłych kolejowych lub TDI PD wysokoprężnych z prostego przekształcenia ogrzewania paliwa do 80 do 100 stopni Celsjusza w celu zmniejszenia lepkości i odpowiedniej filtracji standardów OEM. Silniki wykorzystujące te oleje ciężkie, trzeba uruchomić i zamknąć na standardowym olejem napędowym, jak paliwa te nie przepływa przez przewody paliwowe w niskich temperaturach. Wyjście poza tym, stosowanie paliw o niskiej jakości mogą prowadzić do poważnych problemów utrzymania ze względu na ich wysoką gorszych właściwości smarowniczych i siarki. Większość silników wysokoprężnych, że statki z napędem elektrycznym jak supertankers są zbudowane tak, że silnik może bezpiecznie korzystać z paliw niskiej jakości ze względu na ich oddzielnego smarowania cylindrów i skrzyni korbowej.

Normalny olej napędowy jest trudniej zapalić i wolniej niż w rozwoju pożaru benzyną z powodu jego wyższej temperaturze zapłonu , ale gdy płonie, ogień diesel może być ostra.

zanieczyszczenia paliwa, takie jak brud i wodę są często bardziej problematyczne niż w silnikach Diesla w silnikach benzynowych. Woda może spowodować poważne obrażenia, w wyniku korozji, do pompy wtryskowej i wtryskiwaczy; i brud, nawet bardzo drobnych cząstek stałych, może doprowadzić do uszkodzenia pompy wtryskowe względu na ścisłe tolerancje, że pompy są obrabiane do. Wszystkie silniki wysokoprężne będą mieć filtr paliwa (zazwyczaj znacznie drobniejsza niż filtr na silnik benzynowy) oraz syfon. Syfon (co jest czasami część filtra paliwa) często ma pływak połączony z lampką kontrolną, która ostrzega, gdy jest zbyt dużo wody w pułapkę, i muszą zostać osuszone przed uszkodzeniem silnika może spowodować. Filtr paliwa musi być zastąpiony znacznie częściej na silniku wysokoprężnym niż na silnik benzynowy, wymiany filtra paliwa co 2-4 zmiany oleju nie jest rzadkością w przypadku niektórych pojazdów.

Bezpieczeństwo

palności paliwa

Olej napędowy jest mniej palny niż benzyna, co prowadzi do zmniejszenia ryzyka pożaru spowodowanego paliwa w pojeździe wyposażonym w silnik wysokoprężny.

W jachtów , silniki wysokoprężne są często stosowane, ponieważ benzyna (benzyna), że paliwa silników z zapłonem iskrowym Uwolnienia palnych oparów, które mogą doprowadzić do wybuchu, jeżeli zbiera się w miejscach o ograniczonej przestrzeni, na przykład w dolnej części naczynia. Systemy wentylacyjne są obowiązkowe na statkach benzynowych.

Armii Stanów Zjednoczonych i NATO stosować tylko silniki Diesla i turbiny z powodu zagrożenia pożarowego. Chociaż ani benzyny ani diesel jest wybuchowa w postaci płynnej, oba mogą tworzyć mieszankę wybuchową powietrza / pary w odpowiednich warunkach. Jednakże, olej napędowy jest mniej podatny ze względu na jego dolnej prężności par , co stanowi wskazanie szybkości parowania. Karta charakterystyki Materiał na ultra-niskiej zawartości siarki oleju napędowego wskazuje na niebezpieczeństwo wybuchu oparów oleju napędowego w domu, na zewnątrz lub w kanałach.

Paliwo benzyna była problemem dla US Army czołgów Sherman podczas II wojny światowej od bezpośredniego trafienia często zapala je. Załogi nazywano je „Ronsons” po zapalniczkę, która reklamowana „zapala się najpierw za każdym razem”. Ich zaletą była prostota wytwarzania tych zbiorników, dzięki czemu alianci mają przewagę liczbową od 14 do 1 na 50 do 1 na niemieckich czołgów.

zagrożenia konserwacji

Wtrysk paliwa wprowadza potencjalnych zagrożeń w dziedzinie konserwacji silnika z powodu wysokiego ciśnienia paliwa. Resztkowe ciśnienie może pozostać w przewodach paliwowych długo po wtrysku silnik wyposażony został zamknięty. To resztkowe ciśnienie musi zostać zwolniony, a jeśli to się robi tak przez zewnętrznego odpowietrzania-off, paliwo musi być bezpiecznie zawarte. W przypadku wysokiego ciśnienia wtryskiwacza paliwa do silników wysokoprężnych jest usuwany z gniazda i działa na wolnym powietrzu, nie stanowi zagrożenia dla operatora skaleczenia podskórnej strumienia wtrysku , nawet zaledwie 100 funtów na cal kwadratowy (690 kPa). Pierwszy znany takie uszkodzenie nastąpiło w roku 1937 w czasie pracy silnika napędowego podtrzymującego.

Rak

Spalin z silników Diesla został sklasyfikowany jako IARC Grupa 1 rakotwórcza . To powoduje raka płuc i wiąże się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia raka pęcherza moczowego .

Aplikacje

Charakterystyka oleju napędowego mają różne korzyści dla różnych zastosowań.

Samochody osobowe

Silniki wysokoprężne są od dawna popularne w większych samochodów i zostały użyte w mniejszych samochodów, takich jak superminis w Europie od 1980 roku. Były one popularne w większych samochodach starszych, jako ciężar i koszt kary były mniej zauważalne. Silniki Diesla są bardziej ekonomiczne w regularnych prędkościach i są znacznie lepsze przy prędkościach miejskich. Ich niezawodność i żywotność wydają się być lepsze (tak szczegółowy). Około 40 procent lub więcej wszystkich samochodów sprzedawanych w Europie są silnikiem Diesla, gdzie są one uważane za niskie CO 2 opcja. Mercedes-Benz w połączeniu z Robert Bosch GmbH produkowane samochody osobowe z silnikiem wysokoprężnym rozpoczynając w 1936 roku i bardzo duże liczby są używane na całym świecie (często jako „Wielki Taxis” w Trzecim Świecie ). Samochody osobowe z silnikami wysokoprężnymi są bardzo popularne w Indiach też, że cena oleju napędowego jest niższa w porównaniu z benzyną. W rezultacie, głównie producenci samochodów benzynowych w tym japońskich producentów samochodów produkować i sprzedawać samochody z silnikiem Diesla w Indiach. Samochody z silnikami wysokoprężnymi dominują również indyjski przemysł taksówek.

Kolej tabor

Silniki Diesla zostały przyćmione parowozy jako źródła napędu na wszystkie non-zelektryfikowanych linii kolejowych w krajach uprzemysłowionych. Pierwsze lokomotywy spalinowe pojawił się na początku 20 wieku, a diesel zespołów trakcyjnych niebawem. Choć lokomotywy elektryczne zastąpiły lokomotywę Diesla jakiegoś ruchu pasażerskiego w Europie i Azji, diesel jest dziś bardzo popularny ciężarowe ciągnięcia pociągów towarowych i na torach gdzie elektryfikacja nie jest wykonalne. Większość nowoczesnych lokomotyw spalinowych są rzeczywiście diesel-elektryczne lokomotywy : silnik wysokoprężny jest wykorzystywany do napędzania generatora elektrycznego, który z kolei zasila elektryczne silniki trakcyjne bez mechanicznego połączenia pomiędzy silnikiem wysokoprężnym i trakcji. Po roku 2000, wymagania środowiskowe spowodowało wyższe koszty rozwoju dla silników, i stało się powszechne dla osobowe zespoły trakcyjne w użyciu silniki i przekładnie mechaniczne wykonane automatycznych do samochodów ciężarowych. Maksymalnie cztery takie kombinacje mogą być stosowane w celu osiągnięcia wystarczającej mocy w pociągu.

Inne zastosowania transportowe

Większe aplikacje transportu ( ciężarówki , autobusy , itp) także korzystają z niezawodności i wysoki moment obrotowy wyjściu Diesel. Diesel przesunięty parafina (lub ciągnik z odparowaniem oleju TVO) w wielu częściach świata, pod koniec 1950 roku z USA po około 20 lat później.

Na statkach handlowych i łodzi, te same zalety zastosowania z względnego bezpieczeństwa Diesel Fuel dodatkowe korzyści. Niemieckie pancerniki kieszonkowe były największe okręty diesel, ale niemieckie łodzie torpedowe znane jako E-bootów ( Schnellboot ) drugiej wojny światowej były również Diesel rzemieślniczy. Konwencjonalne okręty podwodne korzystali z nich jeszcze przed I wojną światową, opierając się na prawie całkowitym braku tlenku węgla w spalinach. Okrętów podwodnych II wojny światowej amerykański spalinowo-elektrycznych operowanych cyklu dwusuwowym, w przeciwieństwie do cyklu czterosuwowym, że inne marynarki używany.

Silniki wysokoprężne non-road

Silniki wysokoprężne non-drogowe obejmują mobilnego sprzętu i pojazdów, które nie są używane na drogach publicznych, takich jak maszyny budowlane i rolniczych ciągników .

Wojskowy standaryzacja paliwo

NATO ma jednolitej polityki paliwa pojazdu i został wybrany do tego celu olej napędowy. Zastosowanie pojedynczego paliwa wojenne upraszcza logistykę. NATO i United States Marine Corps zostały nawet opracowanie diesel motocykl wojskowy w oparciu o Kawasaki motocykli off-road KLR 650, z celu zaprojektowanego wolnossący diesel z bezpośrednim wtryskiem na Uniwersytecie Cranfield w Anglii, które mają być produkowane w Stanach Zjednoczonych, ponieważ motocykle były ostatnią pojazd napędzany benzyną w swoim ekwipunku. Przed tym, kilka cywilnych motocykle zostały zbudowane przy użyciu dostosowanych stacjonarnych silnikach Diesla, ale waga i wady kosztów ogólnie przeważają przyrostu wydajności.

zastosowania dla transportu

1944 V12 2300 kW elektrownia w fazie testowania i przywracanie

Silniki wysokoprężne są również wykorzystywane do zasilania stałe , przenośne, a zapasowe generatory , pompy nawadniające, szlifierki kukurydzy i kawy de-pulpers.

prędkościach obrotowych

W przemyśle silników Diesla, silniki są często klasyfikowane według ich prędkości obrotowych na trzy grupy nieoficjalnych:

  • Silniki o wysokiej prędkości (> 1000 obr./min)
  • silniki średniej prędkości (300-1,000 rpm), a
  • Silniki wolnoobrotowego (<300 obrotów na minutę).

Silniki o wysokiej i średniej prędkości są głównie silniki czterosuwowe, z wyjątkiem Detroit Diesel zakresie dwusuwowego. Silniki średnie prędkości są fizycznie większe niż silniki o dużej prędkości i może spalić niższego gatunku (wolniej) spalanie paliwa niż silniki o dużej prędkości. Wolnoobrotowe silniki są głównie duże dwusuwowe silniki crosshead, stąd bardzo różne od silników wysokiej i średniej prędkości. W związku z mniejszą prędkością obrotową silników zwolnionym i średnich prędkościach, to jest więcej czasu do spalania podczas suwu cyklu, umożliwiając użycie wolniej niż silniki spalania paliw o dużej prędkości.

silniki o wysokiej prędkości

Wysokiej prędkości (około 1000 obr./min lub więcej) silniki służą do zasilania wózków (samochody ciężarowe), autobusy , ciągniki , samochody , jachtów , sprężarek , pomp i małych generatorów elektrycznych . W 2008 roku większość silników szybkobieżne mają bezpośredni wtrysk . Wiele nowoczesnych silników, szczególnie w aplikacjach na-autostradzie, mają common rail bezpośredniego wtrysku , który jest czystsze spalanie.

silniki średniej prędkości

silniki średniej prędkości stosowane są w dużych generatorów elektrycznych, mechanicznych i napędzania statków aplikacjach napędowych takich jak duże sprężarki lub pompy. silniki wysokoprężne średniej prędkości działają po obu oleju napędowego lub ciężkiego oleju opałowego przez bezpośredni wtrysk w taki sam sposób jak silniki o niskiej prędkości.

Silników stosowanych w generatorach elektrycznych prowadzony w przybliżeniu od 300 do 1000 obrotów na minutę i są zoptymalizowane do działania w ustalonym prędkością synchroniczną w zależności od częstotliwości mocy (50 lub 60  herców ) i zapewnić szybką reakcję na zmiany obciążenia. Typowe prędkości synchronicznej, w nowoczesnych silnikach o średniej prędkości obrotów są 500/514 (50/60 Hz), 600 obrotów na minutę (zarówno 50 i 60 Hz), 720/750 rpm i 900/1000 rpm.

Począwszy od 2009 roku, największe silniki średnich prędkości w bieżącej produkcji mają wyjść do około 20 MW (27.000 KM) i są dostarczane przez firmy takie jak MAN B & W , Wärtsilä i Rolls-Royce (który nabył Ulstein Bergen Diesel w 1999 roku). Większość silników średnimi prędkościami wytwarzane są maszyny czterosuwowy, jednakże istnieje kilka silników o średniej prędkości dwusuwowych przykład przez EDM ( Electro-Motyw Diesla ), a Fairbanks Morse OP ( silnik tłokowy bokser ) typu.

Typowa wielkość otworu cylindra silników o średniej prędkości w zakresie od 20 cm do 50 cm, a konfiguracje silnika są zwykle oferowane w zakresie od in-line jednostek 4-cylindrowych V-konfiguracji jednostki 20 cylindrów. Większość dużych silników o średniej prędkości są uruchamiane za pomocą sprężonego powietrza bezpośrednio na tłoki, przy użyciu rozdzielacza powietrza, w przeciwieństwie do rozruchu silnika pneumatycznego działającego na koło zamachowe, który ma tendencję do stosowania dla małych silników. Nie ma ostateczny rozmiar silnika punkt odcięcia dla tego produktu.

Należy również zauważyć, że większość głównych producentów silników średniej prędkości sprawiają, gaz ziemny -fueled wersje swoich silników Diesla, które w rzeczywistości działają na cyklu Otto i wymagają zapłon iskrowy, zazwyczaj wyposażony w świecy zapłonowej. Istnieją również podwójne wersje (diesel / gaz ziemny gaz / węgiel) paliwo silników średniej i niskiej prędkości Diesla wykorzystujące ubogą mieszankę paliwa i powietrza mały zastrzyk oleju napędowego (tzw „paliwo pilot”) dla zapłonu. W przypadku awarii zasilania gazem lub maksymalnej mocy wymagają silniki te będą natychmiast powrócić do pełnej eksploatacji oleju napędowego.

silniki o niskiej prędkości

MAN B & W 5S50MC 5-cylindrowy, 2-suw, o niskiej prędkości obrotowej silnika Diesla. Ten konkretny silnik znajduje się na pokładzie 29.000 ton przewoźnika chemicznej.

Znany również jako wolnoobrotowej lub tradycyjnie silników olejowych , największe silniki wysokoprężne stosowane są głównie do zasilania statków , choć istnieje kilka jednostek wytwarzania energii elektrycznej z lądu, jak również. Te wyjątkowo duże silniki dwusuwowe mają wyjścia mocy do około 85 MW (114000 KM), działalność w zakresie od około 60 do 200 obrotów na minutę i są do 15 m (50 stóp) wysokości i mogą ważyć ponad 2000 krótkich ton ( 1800 T). Są one zazwyczaj korzystają z bezpośrednim wtryskiem działa na tanie niskiej jakości paliwa ciężkiego, znany również jako bunkier C paliwa, który wymaga ogrzewania w statku do tankowania i przed wstrzyknięciem ze względu na wysokie paliwo za lepkości . Często ciepła odpadowego kotły parowe podłączone do kanałów spalinowych silnika generują ciepło potrzebne do ogrzewania paliwa. Pod warunkiem, że układ paliwowy ciężki utrzymuje ciepło i cyrkulacji, silniki mogą być uruchamiane i zatrzymywane na paliwo ciężkie.

Silniki okrętowe dużych i średnich są uruchamiane bezpośrednio za pomocą sprężonego powietrza stosowanego do tłoków. Powietrze jest stosowany do butli do uruchamiania silnika w przód lub w tył, ponieważ są one zazwyczaj bezpośrednio połączony z śrubą bez sprzęgła lub skrzyni biegów, a w celu zapewnienia napędu wstecznego albo maszyna musi być prowadzony do tyłu lub do statku użyje regulowaną śrubę. Przynajmniej trzy cylindry są wymagane z dwusuwowych silników i co najmniej sześć cylindrów z czterosuwowych silników w celu zapewnienia Moment co 120 stopni.

Firm takich jak MAN B & W Diesel i Wärtsilä konstrukcyjnych takich dużych silników o niskiej częstotliwości. Są one niezwykle wąski i wysoki ze względu na dodanie wodzika łożyska . Począwszy od 2007 roku, 14-cylindrowy Wärtsilä-Sulzer 14RTFLEX96-C turbodoładowaniem dwusuwowy silnik wysokoprężny zbudowany przez Wärtsilä licencjobiorcy Doosan w Korei jest najmocniejszy silnik wysokoprężny oddana do użytku, o średnicy cylindra 960 mm (37,8 cala) dostarczającej 114,800 KM (85,6 MW). Została oddana do użytku we wrześniu 2006 roku, na pokład, co było wówczas największy na świecie kontenerowiec Emma Maersk należąca do AP Moller-Maersk Grupy . Typowa wielkość otworu dla silników o niskiej szybkości w zakresie od około 35 do 98 cm (od 14 do 39 cm). Począwszy od 2008 roku, wszystkie produkowane silniki o niskiej prędkości z łożysk wodzika są in-line konfiguracje; Brak wersji Pasek zostały wyprodukowane.

silnik wolnoobrotowy Diesla (stosowane na statkach i innych zastosowaniach, w których całkowita masa silnika jest stosunkowo nieważne) często mają sprawność cieplną, która przekracza 50%.

Obecne i przyszłe wydarzenia

Począwszy od 2008 roku, wiele Common Rail systemy wtryskowe i jednostka już zatrudniać nowych wtryskiwaczy za pomocą ułożone piezoelektryczne wafle zamiast elektromagnesu, co daje lepszą kontrolę przypadku wtrysku.

Turbosprężarka o zmiennej geometrii łopatek mają elastyczne łopatek, które poruszają i niech więcej powietrza do silnika w zależności od obciążenia. Technologia ta zwiększa zarówno wydajność i oszczędność paliwa. Zwiększ opóźnienie jest zmniejszona bezwładność wirnika turbo jest kompensowana.

Wstępnego wysterowania przyspieszeniomierz (APC) wykorzystuje akcelerometr informują o poziomie silnika hałasu i wibracji, a tym samym instruować ECU wstrzykiwania minimalnej ilości paliwa, które wytwarzają ciche spalania i nadal zapewniać wymaganą moc (zwłaszcza podczas biegu jałowego).

Oczekuje się, że następna generacja typowych silników wysokoprężnych kolejowych użyciu zmienną geometrię, wtrysku, co pozwala na ilość wtryskiwanego paliwa, aby wahać się w szerokim zakresie i zmiennych faz rozrządu (patrz Mitsubishi 4N13 silnik wysokoprężny) podobny do silników benzynowych . Szczególnie w Stanach Zjednoczonych, nadchodzące przepisy ostrzejsze emisji przedstawiają znaczne wyzwanie dla producentów silników diesla. Ford HyTrans Projekt opracowała system, który uruchamia zapłon w 400 ms, co pozwala zaoszczędzić znaczną ilość paliwa na trasach miejskich, a istnieją inne metody, aby osiągnąć jeszcze bardziej wydajne spalanie, takie jak jednorodnej zapłonem samoczynnym opłata , badane.

Producenci samochodów japońskich i szwedzkim są również rozwój silników wysokoprężnych, które działają na eter dimetylu (DME).

Niektóre z najnowszych modeli silników wysokoprężnych wykorzystać stop miedzi wymiennik ciepła technologii ( CuproBraze ), aby wykorzystać korzyści z punktu widzenia wydajności cieplnej, wydajność wymiany ciepła, siły / wytrzymałości, odporności na korozję, i zmniejszenia emisji z wyższych temperaturach.

Silniki odrzucenia małym ogniu

Specjalna klasa silnikami tłokowymi wewnętrznego spalania prototyp został opracowany w ciągu kilku dziesięcioleci, której celem jest poprawa efektywności poprzez zmniejszenie strat ciepła. Silniki te są różnie nazywane silniki adiabatyczne; ze względu na lepszą zbliżenia adiabatycznego rozprężania; niskie odprowadzania ciepła, silniki lub silniki wysokiej temperaturze. Są one na ogół silników tłokowych z części komory spalania wyłożone ceramicznych powłok stanowiących barierę termiczną. Niektóre skorzystać tłoków i innych części z tytanu, który ma niską przewodność cieplną i gęstość. Niektóre konstrukcje są w stanie wyeliminować zastosowanie układu chłodzenia i związanych z tym strat pasożytniczych ogóle. Rozwijanie smary stanie wytrzymać wyższe temperatury związane jest główną przeszkodą w komercjalizacji.

Zobacz też

Uwagi

Referencje

Linki zewnętrzne

Patenty