Nowoczesny silnik wysokoprężny to wydajne urządzenie o wysokiej sprawności. Jeśli wcześniejsze silniki wysokoprężne były instalowane w maszynach rolniczych (ciągniki, kombajny itp.), teraz są w nie wyposażone zwykłe samochody miejskie. Oczywiście niektórym diesel kojarzy się z czarnym dymem z rury wydechowej. Od jakiegoś czasu tak było, ale teraz zmodernizowano układ wydechowy i praktycznie nie ma takich nieprzyjemnych konsekwencji. Przyjrzyjmy się dwusuwowym dieslom i ich cechom.
Niektóre ogólne informacje
Kluczową cechą silnika wysokoprężnego jest jego zwiększona wydajność. Wynika to w dużej mierze z paliwa, które jest o 15% bardziej wydajne. Jeśli spojrzysz na paliwo na poziomie molekularnym, widzimy tutaj długi łańcuch węgli. Z tego powodu wydajność wyjściowa oleju napędowego jest nieco wyższa niż benzyny.
Zasada działania klasycznego dieslaSilnik polega na zamianie ruchów posuwisto-zwrotnych mechanizmu korbowego (KShM) na pracę mechaniczną. Kluczowa różnica w stosunku do silnika spalinowego napędzanego benzyną polega na sposobie przygotowania i zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej.
W silniku wysokoprężnym mieszanka powstaje bezpośrednio w komorze spalania. W związku z tym przy maksymalnym ciśnieniu mieszanina zapala się. Czy to dobrze, czy źle, dowiemy się trochę później, ale teraz spójrzmy na najciekawsze.
Dwusuwowy silnik wysokoprężny
Ten typ silnika ma obecnie niewielką dystrybucję, jak silnik z tłokiem obrotowym. Składa się z turbiny gazowej, która jest niezbędna do zamiany energii cieplnej na energię mechaniczną oraz doładowania. Zasada działania tego ostatniego polega na zwiększeniu mocy poprzez zwiększenie ciśnienia. W rezultacie zmniejsza się zużycie paliwa.
Cylindry w silniku znajdują się naprzeciw siebie w pozycji poziomej. Właściwie, dlaczego tak nazwano silniki dwusuwowe? Wynika to z faktu, że cylindry pracują na jednym obrocie wału korbowego. Oznacza to, że otrzymujemy dwa cykle.
Cykl pracy dwusuwowego silnika wysokoprężnego jest następujący. Kiedy tłok opada do najniższego punktu, cylinder jest wypełniony powietrzem. W pewnym momencie zawór wydechowy otwiera się i gazy przez niego wypływają. W tym samym czasie powietrze dostaje się do cylindrów przez dolne okna.
Zasada działania dwusuwowego silnika wysokoprężnego
Zauważalnyfakt, że w takich silnikach spalinowych stosuje się dwa rodzaje przedmuchu: okienny i zaworowy. Kiedy okna cylindryczne są używane do wlotu i wylotu, jest to system okienny. Jeśli wylot jest regulowany przez specjalny zawór w cylindrze, a wlot przez okna, to system zaworowo-szczelinowy. Ta metoda czyszczenia i czyszczenia jest najbardziej optymalna. Wynika to z faktu, że nie całe powietrze pozostaje w cylindrze. Część z nich wykracza poza silnik. Tak zwany jednoprzejściowy system czyszczenia zapewnia optymalne usuwanie produktów spalania z cylindrów.
Dwusuwowy silnik wysokoprężny może pracować przez dość długi czas. Wynika to z mniejszego działania mechanicznego wewnątrz cylindra. Tak więc tłok rozpoczyna ruch od dolnego martwego punktu. W tym czasie zawór wlotowy i okna są zamknięte. Dlatego rozpoczyna się proces kompresji. Dysza znajduje się w górnym martwym punkcie. Paliwo jest zapalane przez gorące powietrze. Gdy tłok porusza się w dół, produkt spalania rozszerza się.
Czyszczenie gniazda zaworu
Znaczny wzrost wydajności silnika można osiągnąć tylko wtedy, gdy powietrze przepływa wzdłuż osi cylindra. Jeśli w pierwszych silnikach dwusuwowych zastosowano przedmuch pierścieniowy, co nie dało właściwego wyniku, to w przyszłości zastosowano tylko szczelinę zaworową. Dzięki temu systemowi udało się zminimalizować objętość nienadmuchanych obszarów w cylindrze. System pozwolił nieco wcześniej zamknąć zawór wydechowy. Takie podejście znacznie zmniejszyło utratę świeżego ładunku i poprawiło doładowanie. Obecnie oczyszczanie szczelinowe jest stosowane na statkach i wojskutechnika.
Zalety dwusuwów
Pierwszy taki silnik został wprowadzony na świat w tym samym czasie, co klasyczny 4-suwowy silnik wysokoprężny ICE. Stosunkowo niedawno pojawiły się 2-suwowe silniki benzynowe. Kluczową cechą jest niska waga. Tutaj możemy mówić o redukcji masy o 40-50% w porównaniu z klasycznym silnikiem diesla z turbiną. Dość istotna cecha nowoczesnego samochodu, w którym projektanci starają się maksymalnie zmniejszyć wagę auta.
Kolejną zaletą jest to, że dwusuwowy silnik wysokoprężny jest nieco prostszy niż jego odpowiednik. Mniejsza liczba części sprawia, że konserwacja jest nieco łatwiejsza i tańsza. Chociaż z tym ostatnim można się spierać, bo nie każdy spotkał się z tego typu silnikiem. Taką jednostkę napędową można zrekonstruować i naprawić przy użyciu minimalnej liczby narzędzi. W rzeczywistości jest to uproszczona wersja silnika spalinowego. Ponadto obecność doładowania pozwala znacznie zaoszczędzić paliwo. Dzięki dwusuwowej konstrukcji oszczędza się około 40-50% oleju napędowego. Oczywiście wszystkie silniki mają swoje wady i zalety. W niektórych przypadkach wady są ważniejsze, ponieważ ograniczają szerokie zastosowanie.
Na słabości
Ponownie, jeśli wymienisz wszystkie niedociągnięcia na liście, wtedy przyjdzie ci do głowy obrotowy silnik spalinowy. Faktem jest, że w tym miejscu warto podkreślić następujące wady:
- wysokie koszty utrzymania;
- brak części zamiennych;
- wysoka cena silnika.
Pierwszy punkt wynika z braku warsztatów, w których są gotowi podjąć się naprawy dwusuwowego silnika wysokoprężnego. Jest to całkiem naturalne i logiczne, ponieważ niewielu producentów masowo produkuje podobne silniki, jeszcze mniej montuje je w samochodach. Na zwykłej stacji benzynowej taka jednostka napędowa, jeśli tak, będzie kosztowna.
Ale zwykle trzeci minus pojawia się natychmiast - nie ma niezbędnych części zamiennych. Dokładniej, są, ale tylko na zamówienie. Możesz na nie czekać przez miesiąc lub dłużej. Jeśli w dużych miastach będzie można naprawić taki silnik spalinowy i znaleźć części zamienne, to na odludziu jest to mało prawdopodobne. To są plusy i minusy tego diesla. Cóż, teraz spójrzmy na kilka ważniejszych szczegółów.
Trochę o układzie smarowania
Jak już się zorientowaliśmy, ten diesel ma swoje mocne i słabe strony. Niezwykle ważnym szczegółem jest układ smarowania. Odpowiada za sprawną pracę części trących oraz ich chłodzenie, wypłukując nagar. Wszyscy od dawna wiedzą, że do tych celów stosuje się olej silnikowy zalecany przez producenta. W naszym przypadku wszystko jest dokładnie takie samo.
Chciałbym powiedzieć kilka słów o zużyciu płynu smarującego. Nie oczekuj tutaj oszczędności. Wynika to z dodania środka smarnego bezpośrednio do paliwa w celu zapewnienia normalnej pracy części trących. Jest całkiem logiczne, że zostanie bardzo szybko zużyty i będzie musiał być regularnie uzupełniany. Co więcej, niewielki głód oleju może bardzo szybko zniszczyć dwusuwowe silniki wysokoprężne. Przynajmniejco najmniej o rząd wielkości wcześniej niż konwencjonalne benzynowe silniki spalinowe. Dlatego system smarowania jest raczej słaby niż mocny i nie należy o tym zapominać.
O przyjazności dla środowiska
W ostatnich latach inżynierowie nieustannie starają się zmniejszyć ilość szkodliwych substancji emitowanych przez układ wydechowy do atmosfery. Kwestia ekologii jest dość ostra. Jeśli w krajach europejskich od dawna wprowadzono normy środowiskowe, to w Rosji wszystko jest znacznie gorsze. Jeśli chodzi o silniki wysokoprężne, to od dłuższego czasu stosowano specjalne filtry cząstek stałych i oleje niskopopiołowe, które znacznie ograniczają szkodliwe emisje do atmosfery.
W naszym przypadku mówiono, że olej pali się w komorze. Jest to już duża wada z punktu widzenia ochrony środowiska. Ponadto część mieszanki paliwowo-powietrznej nie zapala się i wybucha. Wszystko to wraz z układem wydechowym powoduje poważne szkody w atmosferze. Dlatego dwusuwowe silniki wysokoprężne są najbardziej odpowiednie do stosowania w sprzęcie wojskowym i lotnictwie.
Diesel lotniczy
Te typy silników są szeroko stosowane w technice lotniczej. Najczęściej używany w lekkich samolotach. Duża moc przy niewielkich wymiarach – stała się decydującym czynnikiem przy wyborze jednostek napędowych do samolotów. Dodatkowo obecność ciśnienia i brak zapłonu grały tylko na lepsze. Praca silnika spalinowego zostaje zatrzymana wraz z podaniem mieszanki paliwowo-powietrznej.
Warto zauważyć, że dwusuwowy okrętowy silnik wysokoprężny nie boi się spadkutemperatury. Ponadto często duży mróz to dodatkowe chłodzenie silnika spalinowego, co jest bardzo dobre. Wszystko to, w połączeniu ze stosowaniem stosunkowo niedrogiego paliwa, sprawia, że ten diesel jest niezwykle popularny. To prawda, że dystrybucja jest ograniczona złożonością instalacji i konserwacji sprężarki. Ponadto do paliwa należy dodać smar, co również nie jest tanie. Ogólnie jest to doskonała opcja dla lotnictwa, ze względu na powyższe czynniki.
Zwiększone obciążenie cieplne
Przejrzeliśmy kluczowe cechy tego silnika. Na przykład teraz wiesz, ile waży silnik i jakie są jego mocne i słabe strony. Ale chciałbym rozważyć jeszcze kilka cech konstrukcyjnych jednostki napędowej. W szczególności porozmawiamy o układzie chłodzenia. Faktem jest, że dwusuwowy silnik wysokoprężny jest bardziej obciążony cieplnie niż czterosuwowy. Wynika to ze zwiększonej częstotliwości tłoka. Okazuje się, że temperatura w komorze znacznie wzrasta. Aby to zredukować, wymagane jest wydajne chłodzenie. Jeśli mówimy o lotnictwie, to wszystko jest jasne. Wysokie prędkości i przepływy powietrza z naprzeciwka wykonują swoją pracę. To samo dotyczy pracy w silnych mrozach, kiedy niskie temperatury otoczenia są tylko plusem.
W innych przypadkach wymagane jest chłodzenie cieczą. Zwykle jest to system klasyczny. Jedyną rzeczą, na którą warto zwrócić uwagę, jest możliwość serwisowania wszystkich systemów. Przegrzanie, nawet chwilowe, może powodować zacinanie się lub inne problemy. W każdym razie możliwość takiego wyniku jest koniecznawyklucz.
Zasoby diesla
Na szczególną uwagę zasługuje planowany zasób tego silnika. Faktem jest, że sam silnik wysokoprężny jest mniej opłacalny niż jednostka benzynowa. Wynika to z użycia pewnego rodzaju paliwa. Pozostawia osady węglowe w komorze spalania i wtryskiwaczach. Wszystko to znacznie skraca żywotność. Jeśli chodzi o dwusuwowe silniki wysokoprężne, wiele zależy od warunków pracy i terminowej konserwacji. Jeśli olej zostanie wymieniony na czas, a silnik nie przegrzeje się, może działać 200 000 kilometrów. W przypadku pojazdów opancerzonych zasób jest znacznie mniejszy i wynosi około 100 000 kilometrów.
Ważne szczegóły
Nowoczesny dwusuwowy diesel charakteryzuje się zaawansowanym układem paliwowym. Silnik pracuje cicho i płynnie. Ale nie zawsze tak było. Mechaniczna pompa wtryskowa miała swoje własne cechy. W szczególności do każdej dyszy szła osobna linia. Chociaż to podejście miało swoje słabości, słynęło z niezawodności i wysokiej łatwości konserwacji. Później pompy wtryskowe zostały ulepszone i stały się znacznie bardziej skomplikowane. Pojawił się system Common Rail. W szynie paliwowej takiego planu utrzymywano ciśnienie około 2 tysięcy kilogramów na centymetr kwadratowy. Wtryskiwacze stały się bardziej wrażliwe na jakość paliwa. Złe paliwo doprowadziło do ich szybkiej awarii.
Podsumuj
Ogólnie rzecz biorąc, dwusuwowe silniki wysokoprężne będą się rozwijać i ulepszać. Podobnie jak silniki spalinowe z tłokiem obrotowym są uważane za niedokończone. Jednak w niedalekiej przyszłościzajmą swoją niszę w branży motoryzacyjnej. Już dziś wykorzystywane są w lotnictwie oraz na dużych statkach przemysłowych i wojskowych. Jest to niezawodny i stosunkowo bezpretensjonalny silnik, który przy odpowiedniej konserwacji będzie działał prawidłowo. Jednocześnie nie jest bez problemów. Na przykład kwestia chłodzenia i smarowania jest dotkliwa. Jeszcze ważniejsza jest kwestia ekologii. Do osiągnięcia standardów środowiskowych potrzebny jest złożony system filtracji. Z tego prostego powodu masowa produkcja, zastosowanie takich silników we wszystkich typach samochodów jest trudne i jeszcze niemożliwe. Jednak ulepszenie systemu oczyszczania spalin może rozwiązać ten problem i doprowadzić do tego, że silniki dwusuwowe będą powszechnie stosowane.
