Motorul Diesel
Motorul diesel este un motor cu ardere internă în care combustibilul se aprinde datorită temperaturii ridicate create de comprimarea aerului necesar arderii, şi nu prin utilizarea unui dispozitiv auxiliar, aşa cum ar fi bujia în cazul motorului cu aprindere prin scânteie.
Numele motorului a fost dat după inginerul german Rudolf Diesel la sugestia soţiei sale, Martha Diesel, care în 1895 îl sfătuieşte cu: Nenn ihn doch einfach Dieselmotor! („numeşte-l pur şi simplu motor Diesel!”),[1] uşurînd astfel lui Diesel căutarea după denumirea motorului, pe care l-a inventat în 1892 şi l-a patentat pe 23 februarie 1893. Intenţia lui Diesel a fost ca motorul său să utilizeze o gamă largă de combustibili, inclusiv praful de cărbune. Diesel şi-a prezentat invenţia funcţionând în 1900 la Expoziţia Universală (World's Fair) având drept combustibil ulei de alune (vezi biodiesel).
În timpul iernii, când afară este frig, motoarele diesel pornesc mai greu deoarece masa metalică masivă a blocului motor {format din cilindri şi chiulasă) absoarbe o mare parte din căldura produsă prin comprimare, reducând temperatura şi împiedicând aprinderea. Unele motoare diesel folosesc dispozitive electrice de încălzire, de exemplu bujii cu incandescenţă, ajutând la aprinderea motorinei la pornirea motorului diesel. Alte motoare folosesc rezistenţe electrice dispuse în galeria de admisie, pentru a încălzi aerul. Sunt folosite şi rezistenţe electrice montate în blocul motor, tot pentru a uşura pornirea şi a micşora uzura. Motorina are un grad mare de vîscozitate, mai ales la temperaturi scăzute, ducând la formarea de cristale în combustibil, în special în filtre, împiedicând astfel alimentarea corectă a motorului. Montarea de mici dispozitive electrice care să încălzească motorina, mai ales în zona rezervorului şi a filtrelor a rezolvat această problemă. De asemenea, sistemul de injecţie al multor motoare trimite înapoi în rezervor motorina deja încălzită, care nu a fost injectată, prevenind astfel cristalizarea combustibilului din rezervor. În prezent, folosirea aditivilor moderni a rezolvat şi această problemă.
O componentă vitală a motoarelor diesel este regulatorul de turaţie, mecanic sau electronic, care reglează turaţia motorului prin dozarea corectă a motorinei injectate. Spre deosebire de motoarele cu aprindere prin scânteie (Otto), cantitatea de aer aspirată nu este controlată, fapt ce duce la supraturarea motorului. Regulatoarele mecanice se folosesc de diferite mecanisme în funcţie de sarcină şi viteză. Regulatoarele motoarelor moderne, controlate electronic, comandă injecţia de combustibil şi limitează turaţia motorului prin intermediul unei unităţi centrale de control care primeşte permanent semnale de la senzori, dozând corect cantitatea de motorină injectată.
Controlul precis al timpilor de injecţie este secretul reducerii consumului şi al emisiilor poluante. Timpii de injecţie sunt măsuraţi în unghiuri de rotaţie ai arborelui cotit înainte de punctul mort superior. De exemplu, dacă unitatea centrală de control iniţiază injecţia cu 10 grade înainte de punctul mort superior, vorbim despre un avans la injecţie de 10 grade. Avansul la injecţie optim este dat de construcţia, turaţia şi sarcina motorului respectiv.
Avansând momentul injecţiei (injecţia are loc înainte ca pistonul să ajungă la punctul mort interior) arderea este completă, la presiune şi temperatură mare, dar cresc şi emisiile deoxizi de azot. La cealalată extremă, o injecţie întârziată conduce la ardere incompletă şi emisii vizibile de particule de fum.
Numele motorului a fost dat după inginerul german Rudolf Diesel la sugestia soţiei sale, Martha Diesel, care în 1895 îl sfătuieşte cu: Nenn ihn doch einfach Dieselmotor! („numeşte-l pur şi simplu motor Diesel!”),[1] uşurînd astfel lui Diesel căutarea după denumirea motorului, pe care l-a inventat în 1892 şi l-a patentat pe 23 februarie 1893. Intenţia lui Diesel a fost ca motorul său să utilizeze o gamă largă de combustibili, inclusiv praful de cărbune. Diesel şi-a prezentat invenţia funcţionând în 1900 la Expoziţia Universală (World's Fair) având drept combustibil ulei de alune (vezi biodiesel).
Scurtă cronologie
- 1862 - Nicolaus Otto dezvoltă motorul pe bază de gaz de cărbune, similar unui motor pe benzină modern.
- 1891 - Herbert Akroyd-Stuart îmbunatăţeşte motorul său pe bază de ulei şi cedează drepturile către Hornsby din Anglia pentru construcţia motoarelor. Aceştia au construit primul motor cu aprindere prin comprimare cu start rece.
- 1892 - Motorul Hornsby cu numărul 101 este construit şi instalat într-o casă de apă. Acesta se află în muzeul camioanelor MAN din nordul Angliei.
- 1892 - Rudolf Diesel dezvoltă versiunea sa de motor având la bază principiilemotorului Carnot alimentat cu praf de carbune. În data de 10 august 1893 în Maschinenfabrik Augsburg porneşte pentru prima dată motorul inventat de el.Aprinderea carburantului în cilindru produsese o bubuitură atât de puternică, incât a spart nişte geamuri şi aparate de măsurat, motorul însă rămânând intact. A mai durat însă încă patru ani, pînă motorul a funcţionat. El avea o putere de 20 CP.[1]El este angajat de Carl von Linde, apoi de producătorul de fier MAN AG dinMünchen şi mai tărziu de Sulzer, companie de motoare din Elveţia. Diesel împrumută idei de la fiecare şi lasă o moştenire bogată firmelor.
- 1892 - John Froelich construieşte un tractor cu motor având ddrept combustibilpetrolul.
- 1894 - Witte, Reid, and Fairbanks încep construcţia de motoare pe bază de petrol cu diverse sisteme de aprindere.
- 1896 - Hornsby construieşte tractoare cu motor diesel şi motoare pentru locomotive.
- 1897 - Winton produce şi conduce primul automobil pe benzină din Statele Unite; mai târziu construieşte fabrici de motoare diesel.
- 1897 - Mirrlees, Watson & Yaryan construiesc primul motor diesel englez cu licenţă Rudolf Diesel. Acesta este expus în Science Museum din South Kensington, Londra.
Cum funcţionează motorul diesel
Comprimarea unui gaz conduce la creşterea temperaturii sale, aceasta fiind metoda prin care se aprinde combustibilul în motoarele diesel. Aerul este aspirat în cilindri şi este comprimat de către piston până la un raport de 25:1, mai ridicat decât cel al motoarelor cu aprindere prin scânteie. Spre sfârşitul cursei de comprimare motorina (combustibilul) este pulverizată în camera de ardere cu ajutorul unui injector. Motorina se aprinde la contactul cu aerul deja încălzit prin comprimare până la o temperatura de circa 700-900 °C. Ardereacombustibilului duce la creşterea temperaturii şi presiunii, care acţionează pistonul. În continuare, ca la motoarele obişnuite, biela transmite forţa pistonului către arborele cotit, transformând mişcarea liniară în mişcare de rotaţie. Aspirarea aerului în cilindri se face prin intermediul supapelor, dispuse la capul cilindrilor. Pentru mărirea puterii, majoritatea motoarelor diesel moderne sunt supraalimentate cu scopul de a mări cantitatea de aer introdusă în cilindri. Folosirea unui răcitor intermediar pentru aerul introdus în cilindri creşte densitatea aerului şi conduce la un randament mai bun.În timpul iernii, când afară este frig, motoarele diesel pornesc mai greu deoarece masa metalică masivă a blocului motor {format din cilindri şi chiulasă) absoarbe o mare parte din căldura produsă prin comprimare, reducând temperatura şi împiedicând aprinderea. Unele motoare diesel folosesc dispozitive electrice de încălzire, de exemplu bujii cu incandescenţă, ajutând la aprinderea motorinei la pornirea motorului diesel. Alte motoare folosesc rezistenţe electrice dispuse în galeria de admisie, pentru a încălzi aerul. Sunt folosite şi rezistenţe electrice montate în blocul motor, tot pentru a uşura pornirea şi a micşora uzura. Motorina are un grad mare de vîscozitate, mai ales la temperaturi scăzute, ducând la formarea de cristale în combustibil, în special în filtre, împiedicând astfel alimentarea corectă a motorului. Montarea de mici dispozitive electrice care să încălzească motorina, mai ales în zona rezervorului şi a filtrelor a rezolvat această problemă. De asemenea, sistemul de injecţie al multor motoare trimite înapoi în rezervor motorina deja încălzită, care nu a fost injectată, prevenind astfel cristalizarea combustibilului din rezervor. În prezent, folosirea aditivilor moderni a rezolvat şi această problemă.
O componentă vitală a motoarelor diesel este regulatorul de turaţie, mecanic sau electronic, care reglează turaţia motorului prin dozarea corectă a motorinei injectate. Spre deosebire de motoarele cu aprindere prin scânteie (Otto), cantitatea de aer aspirată nu este controlată, fapt ce duce la supraturarea motorului. Regulatoarele mecanice se folosesc de diferite mecanisme în funcţie de sarcină şi viteză. Regulatoarele motoarelor moderne, controlate electronic, comandă injecţia de combustibil şi limitează turaţia motorului prin intermediul unei unităţi centrale de control care primeşte permanent semnale de la senzori, dozând corect cantitatea de motorină injectată.
Controlul precis al timpilor de injecţie este secretul reducerii consumului şi al emisiilor poluante. Timpii de injecţie sunt măsuraţi în unghiuri de rotaţie ai arborelui cotit înainte de punctul mort superior. De exemplu, dacă unitatea centrală de control iniţiază injecţia cu 10 grade înainte de punctul mort superior, vorbim despre un avans la injecţie de 10 grade. Avansul la injecţie optim este dat de construcţia, turaţia şi sarcina motorului respectiv.
Avansând momentul injecţiei (injecţia are loc înainte ca pistonul să ajungă la punctul mort interior) arderea este completă, la presiune şi temperatură mare, dar cresc şi emisiile deoxizi de azot. La cealalată extremă, o injecţie întârziată conduce la ardere incompletă şi emisii vizibile de particule de fum.

la ardere incompletă şi emisii vizibile de particule de fum.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu