Động cơ Diesel – Wikipedia tiếng Việt

Động cơ diesel được sản xuất bởi Langen và Wolf theo giấy phép, 1898 .Bộ phim Shell Oil năm 1952 cho thấy sự tăng trưởng của động cơ diesel từ năm 1877

Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy (compression-ignition) hay động cơ CI, được đặt theo tên của Rudolf Diesel. Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học (nén đoạn nhiệt). Điều này trái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí.

Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí. Điều này làm tăng nhiệt độ không khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu diesel được phun vào buồng đốt tự bốc cháy. Với nhiên liệu được đưa vào không khí ngay trước khi đốt, sự phân tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi là hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất. Mô-men xoắn mà động cơ diesel tạo ra được điều khiển bằng cách điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-không khí (λ); thay vì điều tiết khí nạp, động cơ diesel phụ thuộc vào việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường cao.

Động cơ diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất ( hiệu suất động cơ ) của bất kể động cơ đốt trong hoặc đốt ngoài thực tiễn nào do thông số co và giãn rất cao và đốt cháy nghèo vốn có được cho phép tản nhiệt bởi không khí dư thừa. Một sự mất mát hiệu suất nhỏ cũng được tránh so với động cơ xăng phun vô hướng hai thì vì nguyên vật liệu không cháy không có ở chụp xupap và do đó nguyên vật liệu không đi trực tiếp từ đầu vào ra ống xả. Động cơ diesel vận tốc thấp ( như được sử dụng trong tàu và những ứng dụng khác trong đó khối lượng tổng thể và toàn diện của động cơ tương đối không quan trọng ) hoàn toàn có thể đạt hiệu suất hiệu suất cao lên tới 55 %. [ 1 ]Động cơ diesel hoàn toàn có thể được phong cách thiết kế theo chu kỳ luân hồi hai thì hoặc bốn thì. Chúng khởi đầu được sử dụng như thể một sự thay thế hiệu quả hơn so với động cơ hơi nước cố định và thắt chặt. Từ những năm 1910, chúng đã được sử dụng trong tàu ngầm và tàu thủy. Sau đó, nó còn được sử dụng trong đầu máy, xe tải, máy thiết kế xây dựng và nhà máy sản xuất điện. Vào những năm 1930, chúng dần mở màn được sử dụng trong một vài chiếc xe hơi. Kể từ những năm 1970, việc sử dụng động cơ diesel trong những phương tiện đi lại trên đường và xe địa hình lớn hơn ở Mỹ đã tăng lên. Theo Konrad Reif, trung bình ở EU, xe hơi diesel chiếm 50% số xe hơi mới ĐK. [ 2 ]Các động cơ diesel lớn nhất quốc tế được đưa vào sử dụng là động cơ diesel thủy phi cơ 14 xi-lanh, hai thì ; chúng tạo ra hiệu suất cực lớn gần 100 MW mỗi cái. [ 3 ]

Ý tưởng của Diesel[sửa|sửa mã nguồn]

Bằng sáng chế năm 1893 của Rudolf Diesel về một động cơ nhiệt thuần túyTập tin:Diesels first experimental engine 1893.jpg Động cơ thử nghiệm tiên phong của Diesel 1893 [4]

Hiệu suất có ích 16.6%

Tiêu thụ nhiên liệu 519 g·kW−1·h−1Nguyên mẫu thứ hai của Diesel. Nó là một sửa đổi của động cơ thử nghiệm tiên phong. Vào ngày 17 tháng 2 năm 1894, lần tiên phong động cơ này chạy bằng nguồn năng lượng của chính nó. Hiệu suất có ích 16.6 % Tiêu thụ nguyên vật liệu 519 g · kW · h [5][6][7]

Công suất định mức 13.1 kW

Hiệu suất có ích 26.2%

Tiêu thụ nhiên liệu 324 g·kW−1·h−1.Động cơ diesel không thiếu công dụng tiên phong được phong cách thiết kế bởi Imanuel Lauster, được sản xuất từ số lượng không và hoàn thành xong vào tháng 10 năm 1896. Công suất định mức 13.1 kWHiệu suất có ích 26.2 % Tiêu thụ nguyên vật liệu 324 g · kW · hNăm 1878, Rudolf Diesel, một sinh viên tại ” Polytechnikum ” ở Munich, đã tham gia những bài giảng của Carl von Linde. Linde lý giải rằng những động cơ hơi nước có năng lực quy đổi chỉ 6-10 % nguồn năng lượng nhiệt thành công có ích, nhưng quy trình Carnot cho phép quy đổi nhiều nguồn năng lượng nhiệt hơn thành công xuất sắc bằng giải pháp đổi khác đẳng nhiệt. Theo Diesel, điều này đã nhen nhóm ý tưởng sáng tạo tạo ra một động cơ hiệu suất cao cao hoàn toàn có thể hoạt động giải trí theo quy trình Carnot. [ 8 ] Diesel cũng đã được tiếp xúc với một piston lửa, một bộ đánh lửa truyền thống lịch sử sử dụng những nguyên tắc nén đoạn nhiệt nhanh mà Linde đã có được từ Khu vực Đông Nam Á. [ 9 ] Sau nhiều năm thực thi những ý tưởng sáng tạo của mình, Diesel đã xuất bản chúng vào năm 1893 trong bài tiểu luận Lý thuyết và Xây dựng Động cơ Nhiệt thuần túy. [ 8 ]

Diesel đã bị chỉ trích nặng nề vì bài luận của mình, nhưng chỉ một số ít thấy được sai lầm mà ông đã mắc phải;[10] động cơ nhiệt thuần túy của ông được cho là sử dụng chu kỳ nhiệt độ không đổi (với nén đẳng nhiệt) đòi hỏi mức độ nén cao hơn nhiều so với mức cần thiết để nén đánh lửa. Ý tưởng của Diesel là nén không khí chặt đến mức nhiệt độ của không khí sẽ vượt quá nhiệt độ của quá trình đốt cháy. Tuy nhiên, một động cơ như vậy không bao giờ có thể sinh được bất kì công có ích nào.[11][12][13] Trong bằng sáng chế năm 1892 của Hoa Kỳ (được cấp vào năm 1895) #542846, Diesel mô tả việc nén cần thiết như thế nào cho chu trình của mình:

“Không khí sạch trong khí quyển được nén theo đường cong 1 2, ở mức độ mà trước khi đánh lửa hoặc sự cháy xảy ra, áp suất cao nhất của sơ đồ và nhiệt độ cao nhất thu được – nghĩa là nhiệt độ mà tại đó quá trình cháy tiếp theo phải diễn ra, không phải là điểm cháy hoặc điểm bắt lửa. Để làm rõ hơn, giả sử rằng quá trình đốt tiếp theo sẽ diễn ra ở nhiệt độ 700 °. Trong trường hợp đó, áp suất ban đầu phải là sáu mươi tư atm, hoặc ở 800 độ C. áp suất phải là chín mươi atm, v.v. Do đó, không khí sau khi được nén dần dần được đưa vào một lượng nhiên liệu được phân chia thật mịn bên ngoài, sẽ bốc cháy khi đưa vào, vì không khí ở nhiệt độ vượt xa điểm bắt lửa của nhiên liệu. Điểm đặc trưng của chu trình theo sáng chế của tôi là, tăng áp suất và nhiệt độ lên đến mức tối đa, không phải bằng cách đốt, mà trước khi đốt bằng sự nén khí cơ học, và sau đó thực hiện công tiếp theo mà không tăng áp suất và nhiệt độ bằng cách đốt cháy dần dần trong một phần của chu trình được xác định bởi dầu ướt”. [14]

Đến tháng 6 năm 1893, Diesel đã nhận ra chu kỳ luân hồi khởi đầu của mình sẽ không hoạt động giải trí và ông đã vận dụng quy trình đẳng áp. [ 15 ] Diesel miêu tả chu kỳ luân hồi trong ứng dụng văn bằng bản quyền trí tuệ năm 1895 của mình. Lưu ý rằng không còn đề cập đến nhiệt độ nén vượt quá nhiệt độ cháy. Bây giờ người ta chỉ đơn thuần nói rằng việc nén phải đủ để kích hoạt đánh lửa .

“1. Trong động cơ đốt trong, sự kết hợp giữa xi lanh và piston được chế tạo và bố trí để nén không khí ở một mức độ tạo ra nhiệt độ trên điểm bắt lửa của nhiên liệu, một nguồn cấp khí nén hoặc ga; một nguồn cấp nhiên liệu, một van phân phối nhiên liệu, một đường dẫn từ nguồn cấp khí đến xi lanh liên kết với van phân phối nhiên liệu, cửa vào xi lanh phải liên kết với việc cấp khí và với van nhiên liệu và dầu ướt. ” Xem bằng sáng chế Hoa Kỳ # 608845 đã nộp 1895 / được cấp năm 1898 [16][17][18]

Năm 1892, Diesel đã nhận được văn bằng bản quyền trí tuệ ở Đức, Thụy Sĩ, Vương quốc Anh và Hoa Kỳ cho ” Phương pháp và thiết bị quy đổi nhiệt thành công cơ học “. [ 19 ] Vào năm 1894 và 1895, ông đã nộp văn bằng bản quyền trí tuệ và phụ lục về động cơ của mình ở nhiều vương quốc ; những văn bằng bản quyền trí tuệ tiên phong được cấp ở Tây Ban Nha ( số 16.654 ), [ 20 ] Pháp ( số 243.531 ) và Bỉ ( số 113.139 ) vào tháng 12 năm 1894 và ở Đức ( số 86.633 ) vào năm 1895 và Hoa Kỳ ( số 608.845 ) vào năm 1898. [ 21 ]Diesel đã bị tiến công và chỉ trích trong một khoảng chừng thời hạn vài năm. Các nhà phê bình đã công bố rằng Diesel không khi nào ý tưởng ra một động cơ mới và việc ý tưởng ra động cơ diesel là gian lận. Otto Köhler và Emil Capitaine là hai trong số những nhà phê bình điển hình nổi bật nhất thời Diesel. [ 22 ] Köhler đã xuất bản một bài luận vào năm 1887, trong đó ông diễn đạt một động cơ tựa như như động cơ mà Diesel diễn đạt trong bài tiểu luận năm 1893 của ông. Köhler cho rằng một động cơ như vậy không hề sinh công. [ 13 ] [ 23 ] Emil Capitaine đã sản xuất một động cơ dầu với đánh lửa ống phát sáng vào đầu những năm 1890 ; ; [ 24 ] ông công bố dù thấy làm như vậy là thiếu khôn ngoan, rằng động cơ đánh lửa ống phát sáng của ông hoạt động giải trí giống như động cơ của Diesel. Tuyên bố của ông là không có cơ sở và ông đã thua một vụ kiện bằng bản quyền sáng tạo chống lại Diesel. [ 25 ] Các động cơ khác, như động cơ Akroyd và động cơ Brayton, cũng sử dụng quy trình quản lý và vận hành khác với quy trình động cơ diesel. [ 23 ] [ 26 ] Friedrich Sass nói rằng động cơ diesel là ” khu công trình rất riêng ” của Diesel và bất kể ” chuyện hoang đường Diesel ” nào cũng là ” làm rơi lệch lịch sử dân tộc “. [ 27 ]

Động cơ diesel tiên phong[sửa|sửa mã nguồn]

Diesel đã tìm kiếm những công ty và nhà máy sản xuất sẽ che tạo động cơ của mình. Với sự trợ giúp của Moritz Schröter và Max Friedrich Gutermuth, [ 28 ] ông đã thành công xuất sắc trong việc thuyết phục cả Krupp ở Essen và Maschinenfabrik Augsburg. [ 29 ] Hợp đồng được ký vào tháng 4 năm 1893, [ 30 ] và vào đầu mùa hè năm 1893, động cơ nguyên mẫu tiên phong của Diesel được sản xuất tại Augsburg. Vào ngày 10 tháng 8 năm 1893, lần đánh lửa tiên phong diễn ra, nguyên vật liệu được sử dụng là xăng. Vào mùa đông 1893 / 1894, Diesel đã phong cách thiết kế lại động cơ hiện có và đến ngày 18 tháng 1 năm 1894, những nhân viên cơ khí của ông đã quy đổi nó thành nguyên mẫu thứ hai. [ 31 ] Vào ngày 17 tháng 2 năm 1894, động cơ được phong cách thiết kế lại đã chạy được 88 vòng xoay – một phút ; [ 4 ] với tin tức này, CP của Maschinenfabrik Augsburg đã tăng 30 %, cho thấy nhu yếu Dự kiến rất lớn so với động cơ hiệu suất cao hơn. [ 32 ] Vào ngày 26 tháng 6 năm 1895, động cơ đạt được hiệu suất hiệu suất cao 16,6 % và có mức tiêu thụ nguyên vật liệu 519 g · kW − 1 · h − 1. [ 33 ] Tuy nhiên, mặc dầu đã chứng tỏ được khái niệm, động cơ đã gây ra sự cố, [ 34 ] và Diesel không hề đạt được bất kể tân tiến đáng kể nào. [ 35 ] Do đó, Krupp đã xem xét việc hủy bỏ hợp đồng mà họ đã triển khai với Diesel. [ 36 ] Diesel đã buộc phải nâng cấp cải tiến phong cách thiết kế động cơ của mình và vội vã sản xuất động cơ nguyên mẫu thứ ba. Từ ngày 8 tháng 11 đến ngày 20 tháng 12 năm 1895, nguyên mẫu thứ hai đã chạy thử nghiệm thành công xuất sắc hơn 111 giờ. Trong báo cáo giải trình tháng 1 năm 1896, đây được coi là một thành công xuất sắc. [ 37 ]Vào tháng 2 năm 1896, Diesel đã xem xét việc tăng áp cho nguyên mẫu thứ ba. [ 38 ] Imanuel Lauster, người được lệnh vẽ nguyên mẫu thứ ba, đã hoàn thành xong những bản vẽ vào ngày 30 tháng 4 năm 1896. Vào mùa hè năm đó, động cơ được sản xuất, nó được triển khai xong vào ngày 6 tháng 10 năm 1896. [ 39 ] Các thử nghiệm được thực thi cho đến đầu năm 1897. [ 40 ] Các thử nghiệm công khai minh bạch tiên phong mở màn vào ngày 1 tháng 2 năm 1897. [ 41 ] Thử nghiệm của Moritz Schröter vào ngày 17 tháng 2 năm 1897 là thử nghiệm chính của động cơ Diesel. Động cơ đạt hiệu suất 13.1 kW với mức tiêu thụ nguyên vật liệu đơn cử là 324 g · kW − 1 · h − 1, [ 42 ], hiệu suất có ích là 26,2 %. [ 43 ] [ 44 ] Đến năm 1898, Diesel đã trở thành triệu phú. [ 45 ]

Các sự kiện[sửa|sửa mã nguồn]

Thập niên 1890[sửa|sửa mã nguồn]

Thập niên 1900[sửa|sửa mã nguồn]

[60]Một động cơ diesel piston ống MAN DM được sản xuất vào năm 1906. Sê-ri MAN DM được coi là một trong những động cơ diesel thành công xuất sắc về mặt thương mại tiên phong .

Thập niên 1910[sửa|sửa mã nguồn]

Thập niên 1920[sửa|sửa mã nguồn]

Fairbanks Morse Model 32

• 1923: Tại triển lãm DLG Königsberg, máy kéo nông nghiệp đầu tiên có động cơ diesel, nguyên mẫu Benz-Sendling S6 được giới thiệu.[85]
• 1923: 15 tháng 12, xe tải đầu tiên có động cơ diesel phun trực tiếp được thử nghiệm bởi MAN. Cùng năm đó, Benz chế tạo một chiếc xe tải với động cơ diesel được phun nhiên liệu từ buồng đốt trước. [86]
• 1923: Động cơ diesel hai thì đầu tiên có chức năng quét dòng ngược xuất hiện. [87]
• 1924: Fairbanks-Morse giới thiệu Y-VA hai thì (sau đổi tên thành Model 32). [88]
• 1925: Sendling bắt đầu sản xuất hàng loạt máy kéo nông nghiệp chạy bằng diesel. [89]
• 1927: Bosch giới thiệu bơm cao áp dọc đầu tiên cho động cơ diesel xe cơ giới. [90]
• 1929: Chiếc xe khách đầu tiên có động cơ diesel xuất hiện. Động cơ của nó là động cơ Otto được sửa đổi để sử dụng nguyên lý diesel và bơm cao áp của Bosch. Một số nguyên mẫu xe diesel khác ra đời. [91]

Thập niên 1930[sửa|sửa mã nguồn]

Thập niên 1940[sửa|sửa mã nguồn]

• 1946: Clessie Cummins có bằng sáng chế về thiết bị phun và nạp nhiên liệu cho động cơ dầu kết hợp các bộ phận riêng biệt để tạo áp suất phun và phun định thời. [100]
• 1946: Klöckner-Humboldt-Deutz (KHD) giới thiệu một động cơ diesel sản xuất hàng loạt làm mát bằng không khí ra thị trường. [101]

Thập niên 1950[sửa|sửa mã nguồn]

• Những năm 1950: KHD trở thành công ty dẫn đầu thị trường động cơ diesel làm mát bằng không khí. [102]
• 1951: J. Siegfried Meker có bằng sáng chế về M-System , một thiết kế kết hợp buồng đốt hình cầu trung tâm trong pít-tông (DBP 865683). [103]
• 1953: Động cơ diesel xe khách phun buồng xoáy sản xuất hàng loạt đầu tiên (Borgward/Fiat). [72]
• 1954: Daimler-Benz giới thiệu Mercedes-Benz OM 312 A, động cơ diesel công nghiệp 6 xy-lanh thẳng hàng 4,6 lít với bộ tăng áp kiểu tua bin, công suất 115 PS (85 kW). Nó chứng tỏ là không đáng tin cậy. [104]
• 1954: Volvo sản xuất một loạt nhỏ gồm 200 đơn vị động cơ TD 96 có tăng áp kiểu tua bin. Động cơ 9,6 lít này có công suất 136 mã lực. [105]
• 1955: Tăng áp cho động cơ diesel hai thì MAN trở thành tiêu chuẩn. [87]
• 1959: Peugeot 403 trở thành chiếc mui kín/ xe hòm chở khách được sản xuất hàng loạt đầu tiên được sản xuất bên ngoài Tây Đức được cung cấp với tùy chọn động cơ diesel.[106]

Thập niên 1960[sửa|sửa mã nguồn]

[107] Mercedes-Benz OM 352, một trong những động cơ diesel Mercedes-Benz được bơm trực tiếp đầu tiên. Nó được giới thiệu vào năm 1963, nhưng việc sản xuất hàng loạt chỉ bắt đầu vào mùa hè năm 1964.

Thập niên 1970[sửa|sửa mã nguồn]

• 1972: KHD giới thiệu Hệ thống AD, Allstoff-Direkteinspritzung , (phun nhiên liệu trực tiếp bất kỳ loại nhiên liệu nào), cho động cơ diesel của mình. Động cơ AD có thể hoạt động trên hầu hết mọi loại nhiên liệu lỏng, nhưng chúng được trang bị một bugi phụ trợ đánh lửa nếu chất lượng đánh lửa của nhiên liệu quá thấp. [109]
• 1976: Việc phát triển phun đường ống chung bắt đầu tại ETH Zürich. [110]
• 1976: Volkswagen Golf trở thành chiếc xe mui kín / xe hòm nhỏ gọn đầu tiên được cung cấp với tùy chọn động cơ diesel.[111][112]
• 1978: Daimler-Benz sản xuất động cơ diesel xe khách đầu tiên với bộ tăng áp tuabin ( Mercedes-Benz OM 617). [113]
• 1979: Nguyên mẫu đầu tiên của động cơ con trượt hai thì tốc độ thấp với hệ thống phun đường dẫn chung. [114]

Thập niên 1980[sửa|sửa mã nguồn]

BMW E28 524td, chiếc xe khách đầu tiên được sản xuất hàng loạt với bơm bao áp điện tử

Thập niên 1990[sửa|sửa mã nguồn]

Thập niên 2000[sửa|sửa mã nguồn]

Audi R10 TDI, nhà vô địch 24 giờ Le Mans năm 2006 .

Thập niên 2010[sửa|sửa mã nguồn]

Nguyên lý hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]

Các đặc thù của động cơ diesel là [ 131 ]

• Nén đánh lửa: Do nén gần như đoạn nhiệt, nhiên liệu bốc cháy mà không có bất kỳ thiết bị đánh lửa nào như bugi.
• Sự hình thành hỗn hợp bên trong buồng đốt: Không khí và nhiên liệu được trộn trong buồng đốt chứ không phải trong ống dẫn khí vào.
• Điều chỉnh tốc độ động cơ chỉ bằng chất lượng hỗn hợp: Thay vì điều tiết hỗn hợp nhiên liệu-không khí, lượng mô-men xoắn được tạo ra (dẫn đến chênh lệch tốc độ quay của trục khuỷu) chỉ được thiết lập bằng khối lượng nhiên liệu được phun, luôn luôn trộn với càng nhiều không khí càng tốt.
• Hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất: Sự phân tán không khí và nhiên liệu trong buồng đốt không đồng đều.
• Tỷ lệ không khí cao: Do luôn chạy với không khí nhiều nhất có thể và không phụ thuộc vào hỗn hợp chính xác của không khí và nhiên liệu, động cơ diesel có không khí tỷ lệ nhiên liệu nghèo hơn so với phép đo lường (λ v ≥ λ m i n > 1 { displaystyle lambda _ { v } geq lambda _ { min } > 1 }1}” class=”mwe-math-fallback-image-inline” src=”https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/82b9aaf78cc9e61428981da67b04ba26617af7bb”/>
• Ngọn lửa khuếch tán: Khi đốt cháy, trước tiên oxy phải khuếch tán vào ngọn lửa, thay vì phải trộn oxy và nhiên liệu trước khi đốt, điều này sẽ dẫn đến ngọn lửa trộn sẵn.
• Nhiên liệu có hiệu suất đánh lửa cao: Vì động cơ diesel chỉ dựa vào nén đánh lửa, nhiên liệu có hiệu suất đánh lửa cao (chỉ số Cetane) là lý tưởng cho hoạt động của động cơ thích hợp, nhiên liệu có khả năng chống va đập tốt (chỉ số octan) như xăng là tối ưu cho động cơ diesel.

Chu kỳ của động cơ diesel[sửa|sửa mã nguồn]

Sơ đồ p-V cho quy trình diesel lý tưởng. Chu trình theo những số 1-4 theo chiều kim đồng hồ đeo tay. Trục hoành là thể tích của xi lanh. Trong quy trình diesel, quy trình đốt cháy xảy ra ở áp suất gần như không đổi. Trên sơ đồ này, công được tạo ra cho mỗi chu kỳ luân hồi tương ứng với diện tích quy hoạnh trong vòng lặp . Mô hình động cơ diesel, bên trái Mô hình động cơ diesel, bên phải

Piston còn nằm ở ĐCT. Lúc này trong thể tích buồng cháy Vc còn đầy khí sót của quy trình trước, áp suất khí sót bên trong xilanh cao hơn áp suất khí quyển. Trên đồ thị công, vị trí mở màn kỳ nạp tương ứng với điểm r. Khi trục khuỷu quay, thanh truyền làm vận động và di chuyển pittông từ ĐCT đến ĐCD, xuppap nạp mở thông xilanh với đường ống nạp. Cùng với sự tăng cường của pittông, áp suất môi chất trong xilanh trở nên nhỏ dần hơn so với áp suất trên đường ống nạp pk (  pk  0,01 – 0,03 Mpa ). Sự giảm áp suất bên trong xilanh so với áp suất của đường ống nạp tạo nên quy trình nạp ( hút ) môi chất mới ( không khí ) từ đường ống nạp vào xilanh. Trên đồ thị công, kỳ nạp được biểu lộ qua đường r-a. Áp suất môi chất so với động cơ ta xét bằng với áp suất khí quyển. ( lúc này áp suất trong buồng đốt sẽ lớn hơn áp suất khí quyển, như thê không khí bên ngoài sẽ được nạp nhanh và nhiều hơn vào trong xi lanh ) .

Piston chuyển dời từ ĐCD, đến ĐCT, những xupap hút và xả đều đóng, môi chất bên trong xilanh bi nén lại. Cuối kỳ nạp khi pittông còn ở tại ĐCD, áp suất môi chất bên trong xilanh pa còn nhỏ hơn pk. Đầu kỳ nén, pittông từ ĐCD đến ĐCT khi tới điểm áp suất bên trong xilanh mới đạt tới giá trị pk. Do đó, để hoàn thành xong quy trình nạp người ta vẫn để xupap nạp liên tục mở ( trước điểm a ’ ). Việc đóng xupap nạp là nhằm mục đích để tận dụng sự chênh áp giữa xilanh và đường ống nạp cũng như động năng của dòng khí đang lưu động trên đường ống nạp để nạp thêm môi chất mới vào xilanh. Sau khi đóng xupap nạp, hoạt động đi lên của pittông sẽ làm áp suất và nhiệt độ của môi chất liên tục tăng lên. Giá trị của áp suất cuối quy trình nén pc ( tại điểm c ) nhờ vào vào tỷ số nén , độ kín của buồng đốt, mức độ tản nhiệt của thành vách xilanh và áp suất của môi chất ở đầu quy trình nén pa. Việc tự bốc cháy của hỗn hợp khí phải cần một thời hạn nhất định, mặc dầu rất ngắn. Muốn sử dụng tốt nhiệt lượng do nhiên liêu cháy sinh ra thì điểm mở màn và điểm kết thúc quy trình cháy phía ở lân cận ĐCT. Do đó việc phun nguyên vật liệu vào xilanh động cơ đều được triển khai trước khi pittông đến ĐCT. Trên đồ thị công kỳ nén được bộc lộ qua đường cong a-c .

Kỳ cháy và co và giãn[sửa|sửa mã nguồn]

Đầu kỳ cháy và co và giãn, hỗn hợp không khí-nhiên liệu được tạo ra ở cuối quy trình nén được bốc cháy nhanh. Do có một nhiệt lượng lớn được toả ra, làm nhiệt độ và áp suất môi chất tăng mạnh, mặc dầu thể tích thao tác có tăng lên chút ít ( đường c-z trên đồ thị công ). Dưới công dụng đẩy của lực do áp suất môi chất tạo ra, pittông liên tục đẩy xuống thực thi quy trình co và giãn của môi chất trong xilanh. Trong quy trình co và giãn môi chất đẩy pittông sinh công, do đó kỳ cháy và co và giãn được gọi là hành trình dài công tác làm việc ( sinh công ). Trên đồ thị kỳ cháy và co và giãn được màn biểu diễn qua đường c-z-b .

Kỳ thải trong kỳ này, động cơ thực thi quy trình xả sạch khí thải ra khỏi xilanh. Piston vận động và di chuyển từ ĐCD đến ĐCT đẩy khí thải ra khỏi xilanh qua đường xupap thải đang mở vào đường ống thải, do áp suất bên trong xilanh ở cuối quy trình thải còn khá cao, nên xupap xả mở màn mở khi pittông còn cách ĐCD 430 góc quay của truc khuỷu. nhờ vậy, giảm được lực cản so với pittông trong quy trình thải khí và nhờ sự chênh áp lớn tạo sự thoát khí thuận tiện từ xilanh ra đường ống thải, cải tổ được việc quét sạch khí thải ra khỏi xilanh động cơ. Trên đồ thị công, kỳ thải được bộc lộ qua đường b-r. Kỳ thải kết thúc quy trình công tác làm việc, tiếp theo pittông sẽ lặp lại kỳ nạp theo trình tự quy trình công tác động cơ nói trên. Để thải sạch mẫu sản phẩm cháy ra khỏi xilanh, xupap xả không đóng tại vị trí ĐCT mà chậm hơn một chút ít, sau khi pittông qua khỏi ĐCT 170 góc quay trục khuỷu, nghĩa là khi đã mở màn kỳ một. Để giảm sức cản cho quy trình nạp, nghĩa là cửa nạp phải được mở dần trong khi pittông đi xuống trong kỳ một, xupap nạp cũng được mở sớm một chút ít trước khi pittông đến điểm chết trên 170 góc quay trục khuỷu. Như vậy vào cuối kỳ thải và đầu kỳ nạp cả hai xupap nạp và xả đều mở .

Do tỷ số nén cao, động cơ diesel có hiệu suất cao và việc không có van tiết lưu có nghĩa là tổn thất trao đổi điện tích khá thấp, dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể thấp, đặc biệt là trong các tình huống tải trung bình và thấp. Điều này làm cho động cơ diesel rất kinh tế. [132] Mặc dù động cơ diesel có hiệu suất lý thuyết là 75%, nhưng [133] trong thực tế, nó thấp hơn nhiều. Trong bài tiểu luận năm 1893 Lý thuyết và chế tạo động cơ nhiệt thuần túy , Rudolf Diesel mô tả rằng hiệu quả hiệu quả của động cơ diesel sẽ nằm trong khoảng 43,2% đến 50,4%, hoặc thậm chí cao hơn.[134] Động cơ diesel xe khách hiện đại có thể có hiệu suất lên tới 43%,[135] trong khi động cơ trong xe tải diesel lớn và xe buýt có thể đạt hiệu suất cao nhất khoảng 45%. [136] Tuy nhiên, hiệu suất trung bình trong một chu kỳ dẫn động thấp hơn hiệu suất cao nhất. Ví dụ: có thể là 37% cho một động cơ có hiệu suất cao nhất là 44%. [137] Hiệu suất động cơ diesel cao nhất lên tới 55% đạt được nhờ động cơ diesel thủy phi cơ hai kỳ lớn.[1]

Ưu điểm chính[sửa|sửa mã nguồn]

Động cơ diesel có 1 số ít lợi thế so với động cơ hoạt động giải trí trên những nguyên tắc khác :

Phun nguyên vật liệu[sửa|sửa mã nguồn]

Kiểm soát mô-men xoắn[sửa|sửa mã nguồn]

Các kiểu phun nguyên vật liệu[sửa|sửa mã nguồn]

Phun thổi gió[sửa|sửa mã nguồn]

Phun gián tiếp[sửa|sửa mã nguồn]

Phun trực tiếp có trấn áp bằng vít[sửa|sửa mã nguồn]

Phun trực tiếp đơn vị chức năng[sửa|sửa mã nguồn]

Phun trực tiếp đường dẫn chung[sửa|sửa mã nguồn]

Các loại động cơ diesel[sửa|sửa mã nguồn]

Theo hiệu suất đầu ra[sửa|sửa mã nguồn]

Theo đường kính xi lanh 1.35[sửa|sửa mã nguồn]

Theo số chu kì[sửa|sửa mã nguồn]

6 piston inline[sửa|sửa mã nguồn]

Theo cách sắp xếp xi lanh[sửa|sửa mã nguồn]

Theo vận tốc động cơ[sửa|sửa mã nguồn]

Các động cơ vận tốc cao[sửa|sửa mã nguồn]

Các động cơ vận tốc trung bình[sửa|sửa mã nguồn]

Các động cơ vận tốc thấp[sửa|sửa mã nguồn]

Động cơ hai thì[sửa|sửa mã nguồn]

Động cơ diesel nguyên vật liệu kép[sửa|sửa mã nguồn]

Đặc tính động cơ Diesel[sửa|sửa mã nguồn]

Mô-men xoắn và hiệu suất[sửa|sửa mã nguồn]

Khởi động trong thời tiết lạnh[sửa|sửa mã nguồn]

Tăng áp thường ( Supercharging ) và tăng áp bằng tua bin ( turbocharging )[sửa|sửa mã nguồn]

Đặc tính nguyên vật liệu và lưu chất[sửa|sửa mã nguồn]

Các loại nguyên vật liệu[sửa|sửa mã nguồn]

Tính chất nguyên vật liệu diesel văn minh[sửa|sửa mã nguồn]

Sự keo hóa[sửa|sửa mã nguồn]

Tính dễ cháy nguyên vật liệu[sửa|sửa mã nguồn]

Động cơ lồng ( vận tốc không trấn áp được )[sửa|sửa mã nguồn]

Xe thương mại và xe tải[sửa|sửa mã nguồn]

Đầu máy xe lửa[sửa|sửa mã nguồn]

Thủy phi cơ[sửa|sửa mã nguồn]

Glenapp . Đây là động cơ diesel công suất cao nhất (1920) được lắp đặt trong một con tàu. Lưu ý người đàn ông đứng dưới bên phải để so sánh kích thước.Một trong tám xi lanh 3200 I.H.P. Harland và Wolff – Động cơ diesel Burmeister và Wain được lắp ráp trong động cơ thuyền máy. Đây là động cơ diesel hiệu suất cao nhất ( 1920 ) được lắp ráp trong một con tàu. Lưu ý người đàn ông đứng dưới bên phải để so sánh size .Quay tay quay một động cơ diesel thuyền trong Hồ Inle Myanmar ) .Các nhu yếu cho động cơ diesel hàng hải rất khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng. Đối với ứng dụng quân sự chiến lược và thuyền cỡ trung bình, động cơ diesel bốn thì vận tốc trung bình là tương thích nhất. Những động cơ này thường có tới 24 xi-lanh và đi kèm với đầu ra hiệu suất trong khu vực Megawatt một chữ số. [ 144 ] Thuyền nhỏ hoàn toàn có thể sử dụng động cơ diesel xe tải. Các tàu lớn sử dụng động cơ diesel hai thì cực kỳ hiệu suất cao, vận tốc thấp. Chúng hoàn toàn có thể đạt hiệu suất lên tới 55 %. Không giống như hầu hết những động cơ diesel thường thì, động cơ thủy phi cơ hai thì sử dụng dầu nặng có độ nhớt cao. [ 1 ] Tàu ngầm thường sử dụng động cơ diesel-điện. [ 145 ]Các động cơ diesel tiên phong dùng cho tàu được sản xuất bởi A. B. Diesels Motorer Stockholm vào năm 1903. Những động cơ này là những đơn vị chức năng ba xi-lanh 120 PS ( 88 kW ) và bốn xi-lanh 180 PS ( 132 kW ) và được sử dụng cho tàu Nga. Trong Thế chiến I, đặc biệt quan trọng là tăng trưởng động cơ diesel tàu ngầm tân tiến nhanh gọn. Vào cuối Chiến tranh, những động cơ hai thì kiểu piston hoạt động giải trí kép với hiệu suất lên tới 12.200 PS ( 9 MW ) đã được sản xuất để sử dụng trên biển. [ 146 ]

Chẳng hạn, động cơ diesel đã được sử dụng trong máy bay trước Thế chiến II, trong chiếc khinh khí cầu LZ 129 Hindenburg, được trang bị bốn động cơ diesel Daimler-Benz DB 602,[147] hoặc trong một số máy bay Junkers có động cơ Jumo 205.[92] Cho đến cuối những năm 1970, vẫn chưa có bất kỳ ứng dụng nào của động cơ diesel trong máy bay. Năm 1978, Karl H. Bergey lập luận rằng, “khả năng của một động cơ diesel hàng không nói chung trong tương lai gần khá mơ hồ”.[148] Trong những năm gần đây (2016), động cơ diesel đã được sử dụng trong máy bay không người lái (UAV) do có độ tin cậy, độ bền và mức tiêu thụ nhiên liệu thấp.[149] Đầu năm 2019, AOPA đã báo cáo rằng một mô hình động cơ diesel cho máy bay hàng không nói chung đang “tiến tới vạch đích”.[150]

Động cơ diesel địa hình[sửa|sửa mã nguồn]

Động cơ diesel làm mát bằng không khí của chiếc Porsche 218 1959Động cơ diesel địa hình thường được sử dụng cho những thiết bị kiến thiết xây dựng. Hiệu quả nhiên liệu, độ an toàn và đáng tin cậy và dễ bảo dưỡng là rất quan trọng so với những động cơ như vậy trong khi hiệu suất cao và hoạt động giải trí yên tĩnh là không đáng kể. Do đó, phun nguyên vật liệu tinh chỉnh và điều khiển cơ học và làm mát không khí vẫn còn rất thông dụng. Công suất chung của động cơ diesel xe địa hình khác nhau rất nhiều, với những đơn vị chức năng nhỏ nhất là từ 3 kW và động cơ mạnh nhất là động cơ xe tải hạng nặng. [ 144 ]

Động cơ diesel cố định và thắt chặt[sửa|sửa mã nguồn]

Ba bộ máy phát điện diesel 7SRL của English Electric đang được lắp ráp tại Nhà máy điện Saateni, Zanzibar 1955Động cơ diesel cố định và thắt chặt thường được sử dụng để phát điện nhưng cũng để phân phối nguồn năng lượng cho máy nén dàn lạnh hoặc những loại máy nén hoặc máy bơm khác. Thông thường, những động cơ này chạy vĩnh viễn với hầu hết tải một phần hoặc không liên tục với đầy tải. Động cơ diesel cố định và thắt chặt phân phối nguồn năng lượng cho máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều, thường hoạt động giải trí với tải xoay chiều, nhưng tần số quay cố định và thắt chặt. Điều này là do tần số cố định và thắt chặt của nguồn chính là 50 Hz ( Châu Âu ) hoặc 60 Hz ( Hoa Kỳ ). Tần số quay trục khuỷu của động cơ được chọn sao cho tần số của nguồn điện là bội số của nó. Để tương thích với trong thực tiễn, tần số quay của trục khuỷu là 25 Hz ( 1500 mỗi phút ) hoặc 30 Hz ( 1800 mỗi phút ). [ 151 ]

Động cơ thải nhiệt thấp[sửa|sửa mã nguồn]

Một dòng nguyên mẫu động cơ đốt trong kiểu piston đặc biệt quan trọng đã được tăng trưởng trong nhiều thập kỷ với tiềm năng cải tổ hiệu suất cao bằng cách giảm tổn thất nhiệt. [ 152 ] Những động cơ này được gọi là động cơ đoạn nhiệt do sự giản nở đoạn nhiệt tốt hơn ; động cơ thải nhiệt thấp, hoặc động cơ nhiệt độ cao. [ 153 ] Chúng thường là động cơ piston với những bộ phận buồng đốt được lót bằng lớp phủ cách nhiệt bằng gốm. [ 154 ] Một số sử dụng piston và những bộ phận khác làm bằng titan có độ dẫn nhiệt [ 155 ] và tỷ lệ thấp. Một số phong cách thiết kế hoàn toàn có thể vô hiệu việc sử dụng mạng lưới hệ thống làm mát và tổn thất ký sinh tương quan. [ 156 ] Phát triển chất bôi trơn hoàn toàn có thể chịu được nhiệt độ cao hơn có tương quan là một rào cản lớn so với kinh doanh thương mại hóa. [ 157 ]

Sự tăng trưởng trong tương lai[sửa|sửa mã nguồn]

Vào giữa những năm 2010, các mục tiêu phát triển chính cho động cơ diesel trong tương lai được mô tả là cải thiện khí thải, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tăng tuổi thọ (2014).[158][159] Người ta nói rằng động cơ diesel, đặc biệt là động cơ diesel cho xe thương mại, sẽ vẫn là động cơ xe quan trọng nhất cho đến giữa những năm 2030. Các biên tập viên cho rằng độ phức tạp của động cơ diesel sẽ tăng hơn nữa (2014).[160] Một số biên tập viên mong đợi sự hội tụ trong tương lai của các nguyên lý hoạt động của động cơ diesel và Otto do các bước phát triển động cơ Otto được thực hiện theo hướng đánh lửa nén nạp đồng nhất (2017).[161]

Tài liệu tìm hiểu thêm[sửa|sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Bằng sáng chế[sửa|sửa mã nguồn]