Động cơ diesel hiện đại là một thiết bị hiệu quả với hiệu suất cao. Nếu trước đây động cơ diesel được lắp đặt trên máy móc nông nghiệp (máy kéo, máy liên hợp, v.v.), thì hiện nay những chiếc ô tô thông thường trong thành phố đã được trang bị chúng. Tất nhiên, một số người liên tưởng động cơ diesel với khói đen từ ống xả. Trong một thời gian là như vậy, nhưng bây giờ hệ thống xả đã được hiện đại hóa, và thực tế không có hậu quả khó chịu nào như vậy. Hãy cùng xem xét động cơ diesel hai thì và các tính năng của chúng.
Một số thông tin chung
Đặc điểm chính của động cơ diesel là tăng hiệu suất. Điều này phần lớn là do nhiên liệu, hiệu quả hơn 15%. Nếu bạn nhìn vào nhiên liệu ở cấp độ phân tử, ở đây chúng ta thấy một chuỗi cacbon dài. Do đó, hiệu suất đầu ra của nhiên liệu diesel cao hơn một chút so với xăng.
Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel cổ điểnĐộng cơ bao gồm chuyển đổi chuyển động qua lại của cơ cấu tay quay (KShM) thành công cơ học. Sự khác biệt cơ bản so với động cơ đốt trong chạy bằng xăng nằm ở cách điều chế và đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí.
Trong động cơ diesel, hỗn hợp được tạo thành trực tiếp trong buồng đốt. Theo đó, ở áp suất cực đại, hỗn hợp bốc cháy. Cho dù điều này là tốt hay xấu, chúng ta sẽ tìm ra nó sau một chút, nhưng bây giờ chúng ta hãy xem xét những điều thú vị nhất.
Động cơ diesel hai kỳ
Loại động cơ này hiện nay ít được phân phối, giống như động cơ piston quay. Nó bao gồm một tuabin khí, cần thiết để chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng và một bộ siêu nạp. Nguyên lý hoạt động của loại sau là tăng công suất bằng cách tăng áp suất. Do đó, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.
Các xi lanh trong động cơ nằm đối diện nhau theo phương nằm ngang. Trên thực tế, tại sao động cơ hai kỳ lại được đặt tên như vậy? Điều này là do thực tế là các xi lanh hoạt động chỉ trong một vòng quay của trục khuỷu. Đó là, nó quay ra hai chu kỳ.
Chu kỳ làm việc của động cơ diesel hai kỳ như sau. Khi pittông đi xuống điểm thấp nhất, trong xi lanh chứa đầy không khí. Tại một thời điểm nhất định, van xả mở và khí thoát ra ngoài qua nó. Đồng thời, không khí đi vào các xi lanh qua các cửa sổ phía dưới.
Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel hai kỳ
Đáng chú ýthực tế là trong các động cơ đốt trong như vậy hai loại thanh lọc được sử dụng: cửa sổ và khe van. Khi cửa sổ xi lanh được sử dụng để hút và xả, đây là một hệ thống cửa sổ. Nếu đầu ra được điều chỉnh thông qua một van đặc biệt trong xi lanh và đầu vào thông qua các cửa sổ, thì đó là hệ thống van-khe. Phương pháp tẩy và làm sạch này là tối ưu nhất. Điều này là do thực tế là không phải tất cả không khí vẫn còn trong xi lanh. Một số nó vượt ra ngoài động cơ. Cái gọi là hệ thống làm sạch một lần đảm bảo loại bỏ tối ưu các sản phẩm đốt cháy khỏi xi lanh.
Động cơ diesel hai kỳ có thể chạy trong thời gian khá dài. Điều này là do tác động cơ học bên trong xi lanh ít hơn. Vì vậy, piston bắt đầu chuyển động của nó từ tâm chết dưới cùng. Lúc này van nạp và cửa sổ đóng. Do đó, quá trình nén bắt đầu. Vòi phun nằm ở tâm điểm chết trên. Nhiên liệu được đốt cháy bởi không khí nóng. Khi piston di chuyển xuống, sản phẩm cháy sẽ nở ra.
Thanh lọc khe van
Chỉ có thể đạt được sự gia tăng đáng kể hiệu suất động cơ khi dòng khí chạy dọc theo trục của xi lanh. Nếu trên động cơ hai thì đầu tiên sử dụng thanh lọc hình khuyên mà không cho kết quả thích hợp, thì trong tương lai chỉ có khe van mới được sử dụng. Nhờ hệ thống này, đã có thể giảm thiểu thể tích của các vùng không thổi trong xi lanh. Hệ thống cho phép van xả đóng sớm hơn một chút. Cách tiếp cận này đã giảm đáng kể việc mất phí mới và cải thiện khả năng tăng tốc. Ngày nay, thanh lọc có rãnh van được sử dụng trên tàu và quân sựkỹ thuật.
Ưu điểm hai thì
Động cơ đầu tiên như vậy được giới thiệu ra thế giới cùng lúc với động cơ diesel 4 thì ICE cổ điển. Tương đối gần đây, động cơ xăng 2 kỳ đã xuất hiện. Đặc điểm chính là trọng lượng thấp. Ở đây chúng ta có thể nói về việc giảm trọng lượng 40-50% so với động cơ diesel cổ điển có tuabin. Một đặc điểm khá quan trọng đối với một chiếc xe hiện đại, khi các nhà phát triển đang cố gắng giảm trọng lượng của chiếc xe càng nhiều càng tốt.
Một ưu điểm khác là động cơ diesel hai kỳ có phần đơn giản hơn so với đối tác của nó. Ít bộ phận hơn làm cho việc bảo trì dễ dàng hơn và rẻ hơn. Mặc dù sau này có thể tranh luận, bởi vì không phải ai cũng gặp phải loại động cơ này. Bộ nguồn như vậy có thể được tái tạo và sửa chữa với một số lượng công cụ tối thiểu. Trên thực tế, đây là một phiên bản đơn giản hóa của động cơ đốt trong. Ngoài ra, sự hiện diện của bộ siêu nạp cho phép bạn tiết kiệm nhiên liệu một cách đáng kể. Khoảng 40-50% nhiên liệu diesel được tiết kiệm do thiết kế hai kỳ. Tất nhiên, tất cả các động cơ đều có ưu và nhược điểm. Trong một số trường hợp, nhược điểm còn quan trọng hơn vì chúng hạn chế việc sử dụng rộng rãi.
Về điểm yếu
Một lần nữa, nếu bạn liệt kê tất cả các thiếu sót trong một danh sách, thì động cơ đốt trong quay sẽ xuất hiện trong tâm trí. Thực tế là ở đây cần nêu ra những nhược điểm sau:
- chi phí bảo trì cao;
- thiếu phụ tùng thay thế;
- giá cao cho động cơ.
Điểm đầu tiên là do thiếu các xưởng để họ sẵn sàng đảm nhận việc sửa chữa động cơ diesel hai kỳ. Điều này khá tự nhiên và hợp lý, bởi vì không có nhiều nhà sản xuất sản xuất hàng loạt động cơ tương tự, thậm chí còn ít lắp đặt chúng trên ô tô. Tại một trạm dịch vụ thông thường, một bộ nguồn như vậy, nếu có, sẽ rất đắt.
Nhưng thường thì điểm trừ thứ ba xảy ra ngay lập tức - không có phụ tùng thay thế cần thiết. Chính xác hơn, chúng là, nhưng chỉ theo thứ tự. Bạn có thể đợi chúng từ một tháng trở lên. Nếu ở các thành phố lớn có thể sửa chữa động cơ đốt trong như vậy và tìm phụ tùng thay thế thì ở vùng hẻo lánh điều này khó có thể thực hiện được. Đây là những ưu và nhược điểm của động cơ diesel này. Vâng, bây giờ chúng ta hãy xem xét một vài chi tiết quan trọng hơn.
Một chút về hệ thống bôi trơn
Như chúng ta đã tìm hiểu, động cơ diesel này có những điểm mạnh và điểm yếu. Một chi tiết cực kỳ quan trọng là hệ thống bôi trơn. Nó chịu trách nhiệm cho hoạt động hiệu quả của các bộ phận cọ xát và làm mát chúng, rửa sạch cặn cacbon. Từ lâu, mọi người đều biết rằng cho những mục đích này, dầu động cơ do nhà sản xuất khuyến cáo sẽ được sử dụng. Trong trường hợp của chúng tôi, mọi thứ hoàn toàn giống nhau.
Tôi muốn nói đôi lời về việc tiêu thụ chất lỏng bôi trơn. Đừng mong đợi tiết kiệm ở đây. Điều này là do việc bổ sung chất bôi trơn trực tiếp vào nhiên liệu để đảm bảo hoạt động bình thường của các bộ phận cọ xát. Điều khá hợp lý là nó sẽ được tiêu thụ rất nhanh và cần được bổ sung thường xuyên. Hơn nữa, một sự thiếu hụt dầu nhẹ có thể phá hủy động cơ diesel hai kỳ rất nhanh chóng. Ít nhấtsớm hơn ít nhất một bậc so với động cơ đốt trong chạy xăng thông thường. Do đó, hệ thống bôi trơn khá yếu chứ không phải mạnh, và điều này không nên quên.
Về thân thiện với môi trường
Trong những năm gần đây, các kỹ sư đã không ngừng cố gắng giảm thiểu lượng chất độc hại do hệ thống xả thải vào bầu khí quyển. Vấn đề sinh thái khá gay gắt. Nếu các tiêu chuẩn về môi trường đã được áp dụng từ lâu ở các nước châu Âu, thì ở Nga mọi thứ còn tồi tệ hơn nhiều. Đối với động cơ diesel nói chung, họ đã sử dụng các bộ lọc hạt đặc biệt và dầu có độ tro thấp trong một thời gian dài, giúp giảm đáng kể lượng khí thải độc hại vào khí quyển.
Trong trường hợp của chúng tôi, người ta nói rằng dầu cháy trong buồng. Đây đã là một bất lợi lớn từ quan điểm môi trường. Ngoài ra, một phần của hỗn hợp nhiên liệu-không khí không bắt lửa và bùng phát. Tất cả những điều này, cùng với hệ thống xả thải, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho bầu khí quyển. Do đó, động cơ diesel hai thì thích hợp nhất để sử dụng trong thiết bị quân sự và hàng không.
Dầu diesel hàng không
Những loại động cơ này được sử dụng rộng rãi trong công nghệ bay. Thường được sử dụng trên máy bay hạng nhẹ. Công suất lớn với kích thước nhỏ - đã trở thành yếu tố quyết định khi lựa chọn đơn vị công suất cho máy bay. Ngoài ra, sự hiện diện của điều áp và thiếu đánh lửa chỉ đóng vai trò tốt hơn. Hoạt động của động cơ đốt trong dừng lại khi được cung cấp hỗn hợp nhiên liệu-không khí.
Điều đáng chú ý là động cơ diesel hai kỳ của tàu thủy không sợ sụtnhiệt độ. Hơn nữa, thường xuyên có sương giá lớn là động cơ đốt trong làm mát bổ sung, rất tốt. Tất cả những điều này, cùng với việc sử dụng nhiên liệu tương đối rẻ tiền, làm cho loại động cơ diesel này trở nên cực kỳ phổ biến. Đúng, việc phân phối bị giới hạn bởi sự phức tạp của việc lắp đặt và bảo trì máy nén. Ngoài ra, dầu nhớt phải được thêm vào nhiên liệu, và điều này cũng không hề rẻ. Nói chung, đây là một lựa chọn tuyệt vời cho ngành hàng không, do các yếu tố trên.
Tăng tải nhiệt
Chúng tôi đã xem xét các tính năng chính của động cơ này. Ví dụ, bây giờ bạn biết động cơ nặng bao nhiêu và điểm mạnh và điểm yếu của nó là gì. Nhưng tôi muốn xem xét thêm một vài đặc điểm thiết kế của bộ nguồn. Đặc biệt, chúng ta sẽ nói về hệ thống làm mát. Thực tế là động cơ diesel hai kỳ nạp nhiệt nhiều hơn động cơ 4 kỳ. Điều này là do tần số của piston tăng lên. Nó chỉ ra rằng nhiệt độ trong buồng tăng lên đáng kể. Làm mát hiệu quả là cần thiết để giảm nó. Nếu chúng ta đang nói về hàng không, thì mọi thứ đã rõ ràng. Tốc độ cao và luồng không khí tới thực hiện công việc của họ. Điều tương tự cũng áp dụng cho hoạt động trong điều kiện sương giá nghiêm trọng, khi nhiệt độ môi trường thấp chỉ là một điểm cộng.
Trong các trường hợp khác, cần làm mát bằng chất lỏng. Thông thường đây là một hệ thống cổ điển. Điều duy nhất đáng chú ý là khả năng phục vụ của tất cả các hệ thống. Quá nhiệt, ngay cả trong giây lát, có thể gây ra kẹt hoặc các vấn đề khác. Trong mọi trường hợp, khả năng xảy ra một kết quả như vậy là cần thiếtloại trừ.
Nguồn diesel
Tài nguyên có kế hoạch của động cơ này đáng được quan tâm đặc biệt. Thực tế là bản thân động cơ diesel kém khả thi hơn động cơ xăng. Điều này là do việc sử dụng một loại nhiên liệu. Nó để lại cặn carbon trong buồng đốt và kim phun. Tất cả điều này làm giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng. Còn đối với động cơ diesel hai kỳ, phụ thuộc nhiều vào điều kiện vận hành và bảo dưỡng kịp thời. Nếu thay nhớt đúng hạn và động cơ không quá nóng, thì 200.000 km có thể hoạt động. Đối với xe bọc thép, tài nguyên ít hơn nhiều và lên tới khoảng 100.000 km.
Chi tiết quan trọng
Dầu diesel hai kỳ hiện đại được đặc trưng bởi hệ thống nhiên liệu tiên tiến. Động cơ chạy êm và nhẹ. Nhưng nó không phải luôn luôn như vậy. Máy bơm phun cơ học có đặc điểm riêng của nó. Đặc biệt, một dòng riêng biệt đã đi đến mỗi vòi. Mặc dù cách tiếp cận này có những điểm yếu, nhưng nó nổi tiếng về độ tin cậy và khả năng bảo trì cao. Sau đó, máy bơm phun đã được cải tiến và trở nên phức tạp hơn nhiều. Hệ thống Common Rail xuất hiện. Trong đường ray nhiên liệu của một kế hoạch như vậy, một áp suất khoảng 2 nghìn kilôgam trên cm bình phương được duy trì. Các vòi phun trở nên nhạy cảm hơn với chất lượng nhiên liệu. Nhiên liệu kém dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng.
Tổng kết
Nói chung, động cơ diesel hai thì sẽ phát triển và cải thiện. Cũng như động cơ đốt trong piston quay, chúng được coi là chưa hoàn thiện. Tuy nhiên, trong tương lai gầnhọ sẽ chiếm lĩnh vực thích hợp của mình trong ngành công nghiệp ô tô. Ngày nay chúng đã được sử dụng trong hàng không và trên các tàu công nghiệp và quân sự lớn. Đây là một động cơ đáng tin cậy và tương đối khiêm tốn, nếu được bảo dưỡng đúng cách, sẽ hoạt động bình thường. Đồng thời, anh ta không phải là không có vấn đề. Ví dụ, vấn đề làm mát và bôi trơn là cấp tính. Vấn đề quan trọng hơn nữa là vấn đề sinh thái. Một hệ thống lọc phức tạp là cần thiết để đạt được các tiêu chuẩn về môi trường. Vì lý do đơn giản này, việc sản xuất hàng loạt, việc sử dụng động cơ như vậy trên tất cả các loại ô tô là rất khó và chưa thể thực hiện được. Nhưng việc cải thiện hệ thống xử lý khí thải có thể giải quyết vấn đề này và dẫn đến thực tế là động cơ hai thì sẽ được sử dụng rộng rãi.
