O que é diesel? O princípio de operação, dispositivo e características técnicas do motor diesel

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificação: 2024-02-19 18:19

Motores a diesel são muito comuns em carros de passeio. Muitos modelos têm pelo menos uma opção na gama de motores. E isso sem levar em conta caminhões, ônibus e equipamentos de construção, onde são usados em todos os lugares. Em seguida, consideramos o que é um motor a diesel, design, princípio de operação, recursos.

Definição

Esta unidade é um motor de combustão interna alternativo, cuja operação é baseada na auto-ignição do combustível atomizado por aquecimento ou compressão.

Recursos de design

Um motor a gasolina tem os mesmos elementos estruturais de um motor a diesel. O esquema de funcionamento como um todo também é semelhante. A diferença está nos processos de formação da mistura ar-combustível e sua combustão. Além disso, os motores a diesel são peças mais duráveis. Isso se deve a cerca de duas vezes a taxa de compressão dos motores a gasolina (19-24 versus 9-11).

Classificação

De acordo com o desenho da câmara de combustão, os motores diesel são divididos em opções com câmara de combustão separada e com injeção direta.

No primeiroNesse caso, a câmara de combustão é separada do cilindro e conectada a ele por um canal. Quando comprimido, o ar que entra na câmara tipo vórtice é torcido, o que melhora a formação da mistura e a auto-ignição, que começa ali e continua na câmara principal. Os motores a diesel deste tipo eram anteriormente comuns em carros de passeio devido ao fato de serem diferenciados por um nível de ruído mais baixo e uma grande faixa de rotação das opções discutidas abaixo.

Nos motores diesel com injeção direta, a câmara de combustão está localizada no pistão e o combustível é fornecido ao espaço sobre o pistão. Este projeto foi originalmente usado em motores de alto volume de baixa velocidade. Eles foram distinguidos por um alto nível de ruído e vibração e baixo consumo de combustível. Mais tarde, com o advento das bombas de combustível de alta pressão controladas eletronicamente e a otimização do processo de combustão, os projetistas conseguiram uma operação estável em uma faixa de até 4.500 rpm. Além disso, maior eficiência, diminuição dos níveis de ruído e vibração. Entre as medidas para reduzir a rigidez do trabalho está uma pré-injeção em vários estágios. Graças a isso, motores desse tipo se espalharam nas últimas duas décadas.

De acordo com o princípio de funcionamento, os motores a diesel são divididos em quatro tempos e dois tempos, assim como os motores a gasolina. Suas características são discutidas abaixo.

Princípio de funcionamento

Para entender o que é um motor diesel e o que determina suas características funcionais, é necessário considerar o princípio de funcionamento. A classificação acima de motores de combustão interna de pistão é baseada no número de cursos incluídos no ciclo de operação, que se distinguem pela magnitude do ângulo de rotação do virabrequim.

Portanto, o ciclo de trabalho dos motores de quatro tempos inclui 4 fases.

• Ingestão. Ocorre quando o virabrequim gira de 0 a 180°. Neste caso, o ar passa para o cilindro através da válvula de entrada aberta a 345-355 °. Ao mesmo tempo, durante a rotação do virabrequim em 10-15 °, a válvula de escape é aberta, o que é chamado de sobreposição.
• Compressão. O pistão subindo a 180-360° comprime o ar 16-25 vezes (taxa de compressão) e a válvula de admissão fecha no início do curso (em 190-210°).
• Curso de trabalho, extensão. Ocorre em 360-540°. No início do curso, até que o pistão atinja o ponto morto superior, o combustível é injetado no ar quente e inflamado. Esta é uma característica dos motores diesel que os distingue dos motores a gasolina, onde ocorre o avanço da ignição. Os produtos de combustão resultantes empurram o pistão para baixo. Neste caso, o tempo de combustão do combustível é igual ao tempo de seu fornecimento pelo bico e não dura mais que a duração do curso de trabalho. Ou seja, durante o processo de trabalho, a pressão do gás é constante, o que faz com que os motores a diesel desenvolvam mais torque. Também uma característica importante desses motores é a necessidade de fornecer excesso de ar no cilindro, uma vez que a chama ocupa uma pequena parte da câmara de combustão. Ou seja, a proporção da mistura ar-combustível é diferente.
• Liberação. A 540-720° de rotação do virabrequim, a válvula de escape está aberta e o pistão se move para cima para deslocar os gases de escape.

O ciclo de dois tempos é caracterizado por fases encurtadas e um único processo de troca gasosa no cilindro (purga) ocorrendo entre o final do curso e o início da compressão. Quando o pistão desce, os produtos da combustão são removidos pelas válvulas de escape ou janelas (na parede do cilindro). Mais tarde, as janelas de entrada são abertas para deixar entrar ar fresco. À medida que o pistão sobe, todas as janelas se fecham e a compressão começa. Pouco antes de atingir o TDC, o combustível é injetado e inflamado, iniciando a expansão.

Devido à dificuldade de purgar a câmara de turbulência, os motores de dois tempos só estão disponíveis com injeção direta.

O desempenho de tais motores é 1,6-1,7 vezes maior do que o desempenho de um motor diesel de quatro tempos. Seu crescimento é proporcionado pela execução duas vezes mais frequente de golpes de trabalho, mas é parcialmente reduzido devido ao seu menor tamanho e sopro. Devido ao duplo número de cursos, o ciclo de dois tempos é especialmente relevante se for impossível aumentar a velocidade.

O principal problema com esses motores é a limpeza devido à sua curta duração, que não pode ser compensada sem reduzir a eficiência, diminuindo o curso. Além disso, é impossível separar o ar de exaustão e o ar fresco, devido ao qual parte deste último é removido com os gases de exaustão. Este problema pode ser resolvido fornecendo janelas de exaustão avançadas. Neste caso, os gases começam a ser removidos antes da purga e, após o fechamento da saída, o cilindro é complementado com ar fresco.

Além disso, quandousando um cilindro, há dificuldades com o sincronismo de abertura/fechamento de janelas, pois existem motores (PDP) em que cada cilindro possui dois pistões movendo-se no mesmo plano. Um deles controla a admissão, o outro controla o escape.

De acordo com o mecanismo de implementação, a purga é dividida em ranhurada (janela) e ranhurada por válvula. No primeiro caso, as janelas servem como aberturas de entrada e saída. A segunda opção envolve usá-los como portas de entrada, e a válvula no cabeçote serve como uma saída.

Geralmente os motores a diesel de dois tempos são usados em veículos pesados como navios, locomotivas a diesel, tanques.

Sistema de combustível

O equipamento de combustível dos motores a diesel é muito mais complicado do que o dos motores a gasolina. Isso se deve aos altos requisitos para a precisão do fornecimento de combustível em termos de tempo, quantidade e pressão. Os principais componentes do sistema de combustível - bomba de injeção, injetores, filtro.

Sistema de abastecimento de combustível controlado por computador (Common-Rail) é amplamente utilizado. Ela esguicha em dois tiros. O primeiro deles é pequeno, servindo para aumentar a temperatura na câmara de combustão (pré-injeção), o que reduz ruídos e vibrações. Além disso, este sistema aumenta o torque em baixas velocidades em 25%, reduz o consumo de combustível em 20% e o teor de fuligem nos gases de escape.

Turbocharging

Turbinas são amplamente utilizadas em motores a diesel. Isso se deve à maior (1,5-2) vezes a pressão dos gases de escape, quegire a turbina, o que evita o turbo lag, fornecendo impulso a partir de rpm mais baixas.

Início a frio

Você pode encontrar muitos comentários de que o diesel não inicia em baixas temperaturas. A dificuldade de dar partida em tais motores em condições frias se deve ao fato de que isso requer mais energia. Para facilitar o processo, eles são equipados com um pré-aquecedor. Este dispositivo é representado por velas de incandescência colocadas nas câmaras de combustão, que, ao ligar a ignição, aquecem o ar nelas e funcionam por mais 15-25 segundos após a partida para garantir a estabilidade do motor frio. Graças a isso, os motores a diesel são iniciados a temperaturas de -30 … -25 ° С.

Recursos de serviço

Para garantir durabilidade na operação, você precisa saber o que é um motor diesel e como fazer a manutenção dele. A prevalência relativamente baixa dos motores considerados em comparação com os motores a gasolina é explicada, entre outras coisas, pela manutenção mais complexa.

Em primeiro lugar, trata-se do sistema de combustível de alta complexidade. Por isso, os motores a diesel são extremamente sensíveis ao teor de água e partículas mecânicas no combustível, e seu reparo é mais caro, assim como o motor como um todo, se comparado à gasolina do mesmo nível.

No caso de uma turbina, os requisitos para a qualidade do óleo do motor também são altos. Seu recurso costuma ser de 150 mil km, e o custo é alto.

Em qualquer caso, os motores a diesel devem ser trocados de óleo com mais frequência do que os motores a gasolina (2 vezes de acordo com os padrões europeus).

Como eraobservou que esses motores têm problemas de partida a frio quando o diesel não dá partida em baixas temperaturas. Em alguns casos, isso é causado pelo uso de combustível errado (dependendo da estação, diferentes graus são usados em tais motores, pois o combustível de verão congela em baixas temperaturas).

Desempenho

Além disso, muitas pessoas não gostam das qualidades dos motores a diesel como menor potência e faixa de velocidade de operação, níveis mais altos de ruído e vibração.

Um motor a gasolina geralmente supera um motor a diesel semelhante em termos de desempenho, incluindo capacidade de litro. O motor do tipo em questão tem, ao mesmo tempo, uma curva de torque mais alta e uniforme. Uma taxa de compressão mais alta, que fornece mais torque, força o uso de peças mais fortes. Por serem mais pesados, a potência é reduzida. Além disso, isso afeta a massa do motor e, portanto, do carro.

A pequena faixa de velocidades de operação se deve ao maior tempo de ignição do combustível, o que faz com que ele não tenha tempo de queimar em altas velocidades.

O aumento dos níveis de ruído e vibração causa um aumento acentuado na pressão no cilindro durante a ignição.

As principais vantagens dos motores a diesel são consideradas maior tração, eficiência e respeito ao meio ambiente.

Tração, ou seja, alto torque em baixas velocidades, é explicada pela combustão do combustível à medida que ele é injetado. Isso proporciona maior capacidade de resposta e facilita o uso eficiente da energia.

A economia é impulsionada por ambosbaixo consumo e o fato do diesel ser mais barato. Além disso, é possível usar óleos pesados de baixo grau devido à ausência de requisitos rigorosos de volatilidade. E quanto mais pesado o combustível, maior a eficiência do motor. Finalmente, os motores diesel funcionam com misturas pobres em comparação com os motores a gasolina e com uma alta taxa de compressão. Este último proporciona menor perda de calor com gases de escape, ou seja, maior eficiência. Todas essas medidas reduzem o consumo de combustível. Diesel, graças a isso, gasta 30-40% menos.

A compatibilidade ambiental dos motores a diesel é explicada pelo fato de seus gases de escape terem um menor teor de monóxido de carbono. Isto é conseguido através da utilização de sofisticados sistemas de limpeza, graças aos quais o motor a gasolina cumpre agora as mesmas normas ambientais que um motor diesel. Este tipo de motor era anteriormente significativamente inferior à gasolina a este respeito.

Aplicativo

Como fica claro o que é um motor a diesel e quais são suas características, esses motores são mais adequados para os casos em que é necessária alta tração em baixas rotações. Portanto, eles estão equipados com quase todos os ônibus, caminhões e equipamentos de construção. Quanto aos veículos particulares, entre eles, tais parâmetros são os mais importantes para os SUVs. Devido à alta eficiência, os modelos urbanos também são equipados com esses motores. Além disso, eles são mais convenientes para gerenciar em tais condições. Os test drives a diesel testemunham isso.