Κινητήρας μέρος 7ο Πετρελαιοκινητήρας βασικές αρχές

DIESEL ENGINE AUDI V12

Η βασική διαφορά μεταξύ των πετρελαιοκινητήρων με τους βενζινοκινητήρων είναι στο τρόπο ανάφλεξης του καυσίμου μείγματος. Στους πετρελαικοκινητήρες δεν υπάρχουν μπουζί αλλά προκαλείται αυτανάφλεξη του καυσίμου λόγω της συμπίεσης του και της ακόλουθης αύξησης της θερμοκρασίας του. Για παράδειγμα, σε έναν πετρελαιοκινητήρα η πίεση του αέρα ξεκινάει απο τα 30 bar και φτάνει μέχρι τα 55 bar, ενώ η θερμοκρασία του συμπιεσμένου αέρα φτάνει τους 700 με 900 *C. Το καύσιμο μείγμα δημιουργείται μέσα στο θάλαμο καύσης με ψεκασμό του πετρελαίου μέσα στο, αέρα κατά το τέλος της φάσης της συμπίεσης. Με τη θερμοκρασία που έχει προκαλείται άμεση αυτανάφλεξη του πετρελαίου. Χαρακτηριστικό των πετρελαιοκινητήρων είναι ο υψηλός λόγος συμπίεσης που κυμαίνεται απο τα 16:1 μέχρι το 22:1.

ΚΥΡΙΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ

Η βασική δομή του πετρελαιοκινητήρα είναι ίδια με του βενζινοκινητήρα, περιλαμβάνει δηλαδή κορμό με έμβολα και διωστήρες και στροφαλοφόρο, κεφαλή με βαλβίδες και εκκεντροφόρους όπως επίσης και τα περιφερειακά συστήματα ψύξης, λίπανσης, καυσαερίων κτλ. Στις διαφορές περιλαμβάνονται η έλλειψη μπουζί αλλά η χρήση προθερμαντήρων του πετρελαίου και η πιο στιβαρή κατασκεύη  των πετρελαιοκινητήρων λόγω των υψηλών φορτίων που αναπτύσσονται σε αυτές. Έτσι σε αντίθεση με τους σύγχρονους βενζινοκινητήρες που είναι κατασκευασμένοι απο αλουμίνιο, οι πετρελαιοκινητήρες είναι κατασκευασμένοι απο χυτοσίδηρο. Χαρακτηριστικό της διαφοράς είναι η κατασκευή των εμβόλων τα οποία είναι ιδιαίτερα ενισχυμένα. Σε περιπτώσης που ο κινητήρας είναι πολύστροφος χρησιμοποιούνται ειδικά κράματα αλουμινίου και πυριτίου, ενώ σε αργόστροφους κινητήρες χρησιμοποιείται χυτοσίδηρος. Σε ορισμένους εξελιγμένους τύπους και η κεφαλή του εμβόλου έχει πρόσθετο υλικό απο κεραμικό υλικό ιδιαίτερη είναι η διαμόρφωση της επιφάνειας της κεφαλής με ειδικά αυλάκια για να επιτυγχάνεται καλύτερος στροβιλισμός του αέρα εισαγωγής και κάλύτερη ανάμειξη του με το πετρέλαιο.

ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΕ ΤΟΜΗ

ΠΑΡΟΧΗ ΑΕΡΑ- ΘΑΛΑΜΟΣ ΚΑΥΣΗΣ ΣΕ ΚΙΝΗΤΗΡΑ DIESEL

Σε αντίθεση με τους βενζινοκινητήρες, η καύση του πετρελαίου γίνεται με περίσσια αέρα. Δεν υπάρχει πεταλούδα γκαζιού, ο αέρας αναρροφάται ελεύθερα και ο οδηγός πατώντας το γκάζι αυξάνει την ποσότητα του καυσίμου που εισάγει στον κινητήρα. Υπάρχουν δύο τρόποι ψεκασμού του πετρελαίου, ο άμεσος ψεκασμός στο εσωτερικό του κυλίνδρου και ο έμμεσος ψεκασμός σε έναν προθάλαμο στην κεφαλή. Στην περίπτωση του άμεσου ψεκασμού ο θάλαμος καύσης σχηματίζεται απο μία κοιλότητα στη κυλινδροκεφαλή και μια στη σκαμμένη στη κεφαλή του εμβόλου. Το σχήμα του θαλάμου καύσης εξαρτάται απο το τρόπο στροβιλισμού του αέρα που επιθυμεί ο κατασκευαστής. Στην περίπτωση του έμμεσου ψεκασμού το πετρέλαιο ψεκάζεται σε έναν μικρό θάλαμο, ο οποίος επικοινωνεί με το κύλινδρο και το  κύριο θάλαμο καύσης μέσω μιάς μικρής οπής. Με αυτο το τρόπο αυξάνεται η πίεση του καυσίμου και διασπάται σε μικρά σταγονίδια πρίν περάσει στο θάλαμο καύσης. Στους κινητήρες άμεσου ψεκασμούεπιτυγχάνεται καλύτερη ανάμειξη του καυσίμου και μεγάλύτερη απόδοση, παρουσιάζουν όμως και μεγαλύτερα επίπεδα θορύβο, σε σχέση με αυτους του έμμεσου ψεκασμού. Παλαιότερα οι κινητήρες  άμεσου ψεκασμού χρησιμοποιούνταν περισσότερο σε μεγάλα οχήματα, (πχ  φορτηγά, λεωφορεία) ενώ αυτού του έμμεσου ψεκασμού  σε επιβατηγά, όπου χρειάζονταν υψηλότερες στροφές. Σήμερα με την εξέλιξη των συστημάτων τροφοδοσίας οι κινητήρες άμεσου ψεκασμούφαίνεται να προτιμούνται.

ΠΑΡΟΧΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ

Για να μπορέσει να αναμειχθεί το πετρέλαιο σωστά με τον αέρα που βρίσκεται σε υψηλή πίεση μέσα στο κύλινδρο θα πρέπει να μπορεί το σύστημα παροχής καυσίμου να παρέχει το πετρέλαιο με ιδιαίτερα μεγάλη πίεση. Για αυτόν το λόγο το κύκλωμα παροχής πετρελαίου είναι ιδιαίτερα περίπλοκο και με υψηλές απαιτήσεις. Όπως και στους βενζινοκινητήρες το πετρέλαιο αποθηκεύεται στο ρεζερβουάρ και απο κεί μέσω σωληνώσεων φτάνει στην αντλία καυσίμου  η οποία βρίσκεται στο χώρο του κινητήρα. Πριν απο αυτή υπάρχει το φίλτρο πετρελαίου το οποίο κατακρατά κατα κύριο λόγο το νερό που μπορεόι να υπάρχει στο πετρέλαιο. Η λείτουργία της αντλίας είναι διπλή : πρώτα αυξάνει την πίεση του καυσίμου και έπειτα μοιράζει το πετρέλαιο στα μπέκ έγχυσης. Η άυξηση της πίεσης πρέπει να είναι τέτοια που το πετρέλαιο θα διασπαστεί σε μικρά σταγονίδια σχηματίζοντας ένα νέφος (σπρέι) και τελικά να θα αναμειχθεί σωστά με τον αέρα. Έπισης η αντλία θα πρέπει να δώσει καύσιμο στο κάθε μπέκ την κατάλληλη στιγμή  ετσι ώστε να συμπέσει στο χρόνο εισαγωγής του αέρα. Σε ορισμένες περιπτώσεις η λειτουργία αυτή μοιράζεται σε δύο εξαρτήματα, με μια αντλία χαμηλής πίεσης η τροφοδοσίας η οποία είναι τοποθετημένη ξεχωριστά απο το σύστημα ψεκασμού. Οι αντλίες αυτές είναι εμβολοφόρες η περιστροφικές και πάιρνουν κίνηση απο το στροφαλοφόρο άξονα. Η καθεαυτή αντλία ψεκασμού είναι ένα ιδιαίτερα περίπλοκο εξάρτημα και ίσως το σημαντικότερο σε ένα πετρελαιοκινητήρα. Ιδιαίτερη σημασία παίζει ο χρονισμός της αντλίας που η ρύθμισή της είναι τέτοια ωστέ να ψεκάζει το καύσιμο τη σωστή χρονική στιγμή σε κάθε κύλινδρο. Οι συνηθέστερες κλασικές αντλίες ψεκασμού είναι εμβολοφόρες η περιστροφικές τύπου διανομέα. Στην πρώτη περίπτωση σε κάθε μπέκ αντιστοιχεί ένα αντλητικό στοιχείο με έμβολο που δημιουργεί την πίεση και στέλνει το καύσιμο στο μπέκ. Για το χρονισμό υπάρχει ένας μικρός εκκεντροφόρος στο εσωτερικό της αντλίας. Στη δεύτερη περίπτωση που είναι και πιο κονή για τους πετρελαιοκινητήρες που χρησιμοποιούνται στα επιβατικά υπάρχει ένα αντλητικό στοιχείο  και απο κεί και μετά το καύσιμο μοιράζεται στο κάθε μπέκ μέσω ενός περιστροφικού διανομέα. Βασικό στοιχείο για κάθε αντλία ψεκασμού είναι πετρελαίου είανι ο ρύθμιστής στροφών ο οποίος παρεμβάλεται μεταξύ του πεντάλ του γκαζιού και της παροχής της αντλίας. Όπως είπαμε ο πετρελαιοκινητήρας λειτουργεί με περίσσια αέρα, δέν υπάρχει η πεταλούδα γκαζιού, οπότε η αύξηση της ισχύος μπορεί να επιτευχθεί μόνο με την αύξηση του καυσίμου. Έτσι όσο ο οδηγός πατάει το πεντάλ του γκαζιού και αυξάνει το φορτίο ο ρυθμιστής αυξάνει την παροχή του πετρελαίου έτσι ώστε να αυξηθεί η αποδιδόμενη ισχύς και οι στροφές του κινητήρα. Οι ρυθμιστές στροφών παλαιότερα ήταν μηχανικοί ενώ στις σύγχρονές αντλίες είναι ηλεκτρονικοί. Στις συγχρονες αντλίες τώρα που είναι ηλεκτρονικές ελέγχονται απο ηλεκτρονικό εγκέφαλο. Το τελευταίο τμήμα του κυκλώματος ψεκασμού καυσίμου στον πετρελαιοκινητήρα είναι το μπέκ σκοπός του μπέκ είναι να ψεκάσει το καύσιμο διασπασμένο σε όσα μοκρότερα σωματίδια αλλά και μ ε τέτοια ταχύτητα έτσι ώστε να γίνει  δυνατή η μεγαλύτερη δυνατή ανάμειξή του με τον εισερχόμενο αέρα. Σε γενικές γραμμές ένα μπέκ είναι ουσιαστικά ένας κύλινδρος στον οποίο εισάγεται απο το επάνω άνοιγμα το καύσιμο και βγαίνει απο ένα μικρό άνοιγμα στο κάτω μέρος, το οποιο σφραγίζει μια μια βελονοειδής βαλβίδα. Στα παραδοσιακά μπέκ η βαλβίδα ανοίγει όταν η πίεση του καυσίμου ξεπεράσει μια ορισμένη πίεση, η οποία είναι απαραίτητη για τη διασπαση του. Σε περίπτωση που το καύσι μο ψεκάζεται σε προθάλαμο η πίεση αυτή είναι απο 80 εως 125 bar, ενώ στην περίπτωση του άμεσου ψεκασμού μπορεί να αυξηθεί και να φτάσει τα 150-250 bar. Τέλος ένα απο τα σοβαρότερα προβλήματα που παρουσιάζεται στους πετρελαιοκινητήρες είναι η αδυναμία εκκίνησης λόγω υψηλής θερμοκρασίας. Στην περίπτωση αυτή η θερμοκρασία του αέρα και του καυσίμου είναι χαμηλότερη απο αυτή της αυτανάφλεξης οπότε δεν δημιουργείται ανάφλεξη του καυσίμου μείγματος. Για το λόγο αυτό οι πετρελαιοκινητήρες διαθέτουν τους προθερμαντήρες οι οποίοι ουσιαστικά είναι ηλεκτρικές αντιστάσης στο προθάλαμο καύσης η μετά το μπέκ ψεκασμού. Ο προθερμαντήρας παίρνει ρεύμα απο την μπαταρία, πρίν απο την εκκίνηση,  πυρακτώνεται πρίν αρχίσει ο ψεκασμός και ζεσταίνει τον αέρα που περνάει απο πάνω του έτσι ώστε να διευκολυνθεί η προανάφλεξη.

Γιώργος Μ.

ΕΜΒΟΛΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΗΡΑ ΜΕ ΣΚΑΜΕΝΟ ΤΟ ΘΑΛΑΜΟ ΚΑΥΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ

ΠΡΟΘΕΡΜΑΝΤΗΡΕΣ

ΜΠΕΚ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ DIESEL

ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL ΣΕ ΤΟΜΗ

Advertisements

2 thoughts on “Κινητήρας μέρος 7ο Πετρελαιοκινητήρας βασικές αρχές

  1. «Τέλος ένα απο τα σοβαρότερα προβλήματα που παρουσιάζεται στους πετρελαιοκινητήρες είναι η αδυναμία εκκίνησης λόγω υψηλής θερμοκρασίας.» Μάλλον θα εννοείτε «λόγω χαμηλής θερμοκρασίας..».

Σχολιάστε

Συνδεθείτε για να δημοσιεύσετε το σχόλιο σας:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: