Apa itu diesel? Prinsip operasi, perangkat, dan karakteristik teknis mesin diesel

2024 Pengarang: Erin Ralphs | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-19 17:03

Mesin diesel sangat umum di mobil penumpang. Banyak model memiliki setidaknya satu opsi dalam kisaran mesin. Dan ini tanpa memperhitungkan truk, bus, dan peralatan konstruksi, di mana mereka digunakan di mana-mana. Selanjutnya, kita bahas apa itu mesin diesel, desain, prinsip pengoperasian, fitur.

Definisi

Unit ini adalah mesin pembakaran internal bolak-balik, yang operasinya didasarkan pada penyalaan sendiri bahan bakar yang dikabutkan dari pemanasan atau kompresi.

Fitur Desain

Mesin bensin memiliki elemen struktur yang sama dengan mesin diesel. Skema berfungsi secara keseluruhan juga serupa. Perbedaannya terletak pada proses pembentukan campuran udara-bahan bakar dan pembakarannya. Selain itu, mesin diesel adalah bagian yang lebih tahan lama. Ini karena rasio kompresi mesin bensin sekitar dua kali lipat (19-24 versus 9-11).

Klasifikasi

Menurut desain ruang bakar, mesin diesel dibagi menjadi beberapa opsi dengan ruang bakar terpisah dan injeksi langsung.

Yang pertamaDalam hal ini, ruang bakar dipisahkan dari silinder dan dihubungkan dengan saluran. Saat dikompresi, udara yang memasuki ruang tipe pusaran diputar, yang meningkatkan pembentukan campuran dan penyalaan sendiri, yang dimulai di sana dan berlanjut di ruang utama. Mesin diesel jenis ini sebelumnya umum digunakan pada mobil penumpang karena dibedakan oleh tingkat kebisingan yang lebih rendah dan rentang putaran yang besar dari opsi yang dibahas di bawah ini.

Pada mesin diesel dengan injeksi langsung, ruang bakar terletak di piston, dan bahan bakar disuplai ke ruang over-piston. Desain ini awalnya digunakan pada mesin volume tinggi berkecepatan rendah. Mereka dibedakan oleh tingkat kebisingan dan getaran yang tinggi dan konsumsi bahan bakar yang rendah. Kemudian, dengan munculnya pompa bahan bakar tekanan tinggi yang dikontrol secara elektronik dan optimalisasi proses pembakaran, perancang mencapai operasi yang stabil pada kisaran hingga 4.500 rpm. Selain itu, peningkatan efisiensi, penurunan tingkat kebisingan dan getaran. Di antara langkah-langkah untuk mengurangi kekakuan pekerjaan adalah pra-injeksi multi-tahap. Berkat ini, mesin jenis ini telah tersebar luas dalam dua dekade terakhir.

Menurut prinsip operasi, mesin diesel dibagi menjadi empat langkah dan dua langkah, serta mesin bensin. Fitur mereka dibahas di bawah ini.

Prinsip operasi

Untuk memahami apa itu mesin diesel dan apa yang menentukan fitur fungsionalnya, perlu untuk mempertimbangkan prinsip operasi. Klasifikasi mesin pembakaran dalam piston di atas didasarkan pada jumlah langkah yang termasuk dalam siklus operasi, yang dibedakan berdasarkan besarnya sudut putaran poros engkol.

Oleh karena itu, siklus kerja mesin empat langkah mencakup 4 fase.

• Masukan. Terjadi ketika poros engkol berputar dari 0 hingga 180°. Dalam hal ini, udara masuk ke dalam silinder melalui katup masuk yang terbuka pada 345-355 °. Pada saat yang sama, selama putaran poros engkol 10-15 °, katup buang dibuka, yang disebut tumpang tindih.
• Kompresi. Piston yang bergerak ke atas pada 180-360 ° menekan udara 16-25 kali (rasio kompresi) dan katup masuk menutup pada awal langkah (pada 190-210 °).
• Kerja stroke, ekstensi. Terjadi pada 360-540 °. Pada awal langkah, hingga piston mencapai titik mati atas, bahan bakar disuntikkan ke udara panas dan dinyalakan. Ini adalah fitur mesin diesel yang membedakannya dari mesin bensin, di mana pengapian maju terjadi. Produk pembakaran yang dihasilkan mendorong piston ke bawah. Dalam hal ini, waktu pembakaran bahan bakar sama dengan waktu pasokannya oleh nosel dan berlangsung tidak lebih lama dari durasi langkah kerja. Artinya, selama proses kerja, tekanan gas konstan, akibatnya mesin diesel mengembangkan lebih banyak torsi. Juga fitur penting dari motor tersebut adalah kebutuhan untuk menyediakan udara berlebih di dalam silinder, karena nyala api menempati sebagian kecil dari ruang bakar. Artinya, proporsi campuran udara-bahan bakar berbeda.
• Rilis. Pada putaran poros engkol 540-720 °, katup buang terbuka dan piston bergerak ke atas untuk menggantikan gas buang.

Siklus dua langkah dicirikan oleh fase yang diperpendek dan satu proses pertukaran gas di dalam silinder (pembersihan) yang terjadi antara akhir langkah dan awal kompresi. Ketika piston bergerak ke bawah, produk pembakaran dikeluarkan melalui katup buang atau jendela (di dinding silinder). Kemudian, jendela masuk dibuka untuk membiarkan udara segar masuk. Saat piston naik, semua jendela menutup dan kompresi dimulai. Tepat sebelum TDC tercapai, bahan bakar disuntikkan dan dinyalakan, ekspansi dimulai.

Karena sulitnya membersihkan ruang pusaran, mesin dua langkah hanya tersedia dengan injeksi langsung.

Kinerja mesin seperti itu 1,6-1,7 kali lebih tinggi daripada kinerja mesin diesel tipe empat langkah. Pertumbuhannya disebabkan oleh penerapan stroke kerja dua kali lebih sering, tetapi sebagian berkurang karena ukurannya yang lebih kecil dan hembusannya. Karena jumlah pukulan ganda, siklus dua langkah sangat relevan jika tidak mungkin untuk meningkatkan kecepatan.

Masalah utama mesin ini adalah scavenging karena durasinya yang singkat, yang tidak dapat dikompensasikan tanpa mengurangi efisiensi dengan memperpendek langkah. Selain itu, tidak mungkin untuk memisahkan knalpot dan udara segar, karena bagian mana dari yang terakhir dihilangkan dengan gas buang. Masalah ini dapat diatasi dengan menyediakan jendela knalpot muka. Dalam hal ini, gas mulai dikeluarkan sebelum pembersihan, dan setelah outlet ditutup, silinder dilengkapi dengan udara segar.

Selain itu, kapanmenggunakan satu silinder, ada kesulitan dengan sinkronisasi membuka / menutup jendela, oleh karena itu ada mesin (PDP) di mana setiap silinder memiliki dua piston yang bergerak pada bidang yang sama. Salah satunya mengontrol asupan, yang lain mengontrol knalpot.

Menurut mekanisme pelaksanaannya, purge dibagi menjadi slotted (jendela) dan valve-slotted. Dalam kasus pertama, jendela berfungsi sebagai bukaan masuk dan keluar. Opsi kedua melibatkan penggunaannya sebagai port intake, dan katup di kepala silinder berfungsi sebagai outlet.

Biasanya diesel dua langkah digunakan pada kendaraan berat seperti kapal, lokomotif diesel, tank.

Sistem bahan bakar

Peralatan bahan bakar mesin diesel jauh lebih rumit daripada mesin bensin. Hal ini disebabkan oleh tingginya tuntutan akan keakuratan suplai bahan bakar dari segi waktu, kuantitas dan tekanan. Komponen utama sistem bahan bakar - pompa injeksi, injektor, filter.

Sistem suplai bahan bakar yang dikendalikan komputer (Common-Rail) banyak digunakan. Dia menyemprotkannya dalam dua tembakan. Yang pertama kecil, berfungsi untuk meningkatkan suhu di ruang bakar (pra-injeksi), yang mengurangi kebisingan dan getaran. Selain itu, sistem ini meningkatkan torsi pada kecepatan rendah sebesar 25%, mengurangi konsumsi bahan bakar sebesar 20% dan kandungan jelaga dalam gas buang.

Turbocharging

Turbin banyak digunakan pada mesin diesel. Hal ini disebabkan semakin tinggi (1,5-2) kali tekanan gas buang, yangmemutar turbin, yang menghindari turbo lag dengan memberikan dorongan dari rpm yang lebih rendah.

Mulai dingin

Anda dapat menemukan banyak ulasan bahwa diesel tidak menyala pada suhu rendah. Sulitnya menghidupkan motor seperti itu dalam kondisi dingin disebabkan oleh fakta bahwa ini membutuhkan lebih banyak energi. Untuk memudahkan proses, mereka dilengkapi dengan preheater. Perangkat ini diwakili oleh busi pijar yang ditempatkan di ruang bakar, yang, ketika kunci kontak dihidupkan, memanaskan udara di dalamnya dan bekerja selama 15-25 detik setelah mulai memastikan stabilitas mesin dingin. Berkat ini, mesin diesel dihidupkan pada suhu -30 … -25 °.

Fitur Layanan

Untuk memastikan daya tahan dalam pengoperasiannya, Anda perlu mengetahui apa itu mesin diesel dan cara merawatnya. Prevalensi yang relatif rendah dari mesin yang dipertimbangkan dibandingkan dengan mesin bensin dijelaskan antara lain oleh perawatan yang lebih kompleks.

Pertama-tama, ini menyangkut sistem bahan bakar dengan kompleksitas tinggi. Karena itu, mesin diesel sangat sensitif terhadap kandungan air dan partikel mekanis dalam bahan bakar, dan perbaikannya lebih mahal, serta mesin secara keseluruhan, dibandingkan dengan bensin dengan kadar yang sama.

Dalam hal turbin, persyaratan kualitas oli mesin juga tinggi. Sumber dayanya biasanya 150 ribu km, dan biayanya tinggi.

Bagaimanapun, mesin diesel harus diganti oli lebih sering daripada mesin bensin (2 kali menurut standar Eropa).

Seperti itumencatat bahwa mesin ini memiliki masalah start dingin ketika diesel tidak menyala pada suhu rendah. Dalam beberapa kasus, hal ini disebabkan oleh penggunaan bahan bakar yang salah (tergantung pada musim, tingkat yang berbeda digunakan pada mesin tersebut, karena bahan bakar musim panas membeku pada suhu rendah).

Kinerja

Selain itu, banyak orang tidak menyukai kualitas mesin diesel seperti daya dan rentang kecepatan operasi yang lebih rendah, tingkat kebisingan dan getaran yang lebih tinggi.

Mesin bensin biasanya mengungguli mesin diesel serupa dalam hal kinerja, termasuk kapasitas liter. Motor dari tipe yang dimaksud sekaligus memiliki kurva torsi yang lebih tinggi dan merata. Rasio kompresi yang lebih tinggi, yang memberikan lebih banyak torsi, memaksa penggunaan suku cadang yang lebih kuat. Karena lebih berat, daya berkurang. Selain itu, ini mempengaruhi massa mesin, dan juga mobil.

Rentang kecilnya kecepatan operasi disebabkan oleh pengapian bahan bakar yang lebih lama, sehingga tidak memiliki waktu untuk terbakar pada kecepatan tinggi.

Peningkatan tingkat kebisingan dan getaran menyebabkan peningkatan tajam dalam tekanan di dalam silinder selama pengapian.

Kelebihan utama mesin diesel adalah traksi, efisiensi, dan ramah lingkungan yang lebih tinggi.

Traksi, yaitu torsi tinggi pada kecepatan rendah, dijelaskan oleh pembakaran bahan bakar saat disuntikkan. Ini memberikan respons yang lebih besar dan memudahkan penggunaan daya secara efisien.

Ekonomi didorong oleh keduanyakonsumsi rendah, dan fakta bahwa bahan bakar diesel lebih murah. Selain itu, dimungkinkan untuk menggunakan minyak berat bermutu rendah karena tidak adanya persyaratan yang ketat untuk volatilitas. Dan semakin berat bahan bakar, semakin tinggi efisiensi mesin. Akhirnya, mesin diesel berjalan pada campuran ramping dibandingkan dengan mesin bensin dan pada rasio kompresi yang tinggi. Yang terakhir memberikan lebih sedikit kehilangan panas dengan gas buang, yaitu efisiensi yang lebih besar. Semua tindakan ini mengurangi konsumsi bahan bakar. Diesel, berkat ini, menghabiskan 30-40% lebih sedikit.

Keramahan lingkungan dari mesin diesel dijelaskan oleh fakta bahwa gas buangnya memiliki kandungan karbon monoksida yang lebih rendah. Ini dicapai dengan menggunakan sistem pembersihan yang canggih, berkat mesin bensin yang sekarang memenuhi standar lingkungan yang sama dengan mesin diesel. Jenis mesin ini sebelumnya secara signifikan lebih rendah daripada bensin dalam hal ini.

Aplikasi

Seperti yang jelas dari apa itu mesin diesel dan apa karakteristiknya, motor seperti itu paling cocok untuk kasus di mana traksi tinggi pada putaran rendah diperlukan. Oleh karena itu, mereka dilengkapi dengan hampir semua bus, truk, dan peralatan konstruksi. Sedangkan untuk kendaraan pribadi, di antaranya parameter yang paling penting untuk SUV. Karena efisiensinya yang tinggi, model perkotaan juga dilengkapi dengan motor ini. Selain itu, mereka lebih nyaman untuk dikelola dalam kondisi seperti itu. Test drive diesel membuktikan hal ini.