Dlaczego tak brzmi diesel?

Mój samochód jest w sklepie do naprawy i dali mi pożyczkodawcę. To Chevy Cruze Diesel. Siedząc na podjeździe, moja żona powiedziała: „Brzmi jak ciężarówka”. To robi. Więc co dokładnie jest z silnikami Diesla lub Diesla, które sprawiają, że brzmią inaczej niż benzyna?

Jak już wspomniano, źródło zapłonu między silnikami benzynowymi / gazowymi a silnikami wysokoprężnymi jest różne i jest to główny powód różnicy w dźwięku. Spróbuję wyjaśnić te różnice, abyś zrozumiał, dlaczego dźwięk występuje w jednym, a nie w drugim.

UWAGA 1: Jest tu diatribe, ale zachowajcie mnie, gdy próbuję odpowiedzieć na pytanie, ponieważ wierzę, że OP żąda. Muszę wyjaśnić różnice, aby zrozumieć, dlaczego silnik diesla tak brzmi.

Paliwo: Diesel v. Benzyna (benzyna) -

Jako paliwo olej napędowy ma większą gęstość niż benzyna. Jest o około 12% gęstszy niż benzyna nieetanolowa (w przypadku benzyny na bazie etanolu gęstość jest jeszcze wyższa, w zależności od mieszanki). Olej napędowy oferuje wyższą gęstość energii objętościowej przy 35,86 MJ / L (128.700 BTU / galon amerykański) v. 32,18 MJ / L (115.500 BTU / galon amerykański) benzyny, o około 11% wyższy, co należy wziąć pod uwagę przy porównywaniu efektywności zużycia paliwa przez Tom.

Różnice mechaniczne silnika: Diesel v. Benzyna - Trzy główne różnice

Pierwsza różnica - kompresja

Paliwo, bez względu na to, czy benzyna, czy olej napędowy może spalać się ze sprężonym powietrzem lub bez niego, ale im bardziej powietrze jest sprężane, tym większa jest wydajność spalania paliwa. Mając to na uwadze, należy zrozumieć, że gdy ktoś odnosi się do sprężania w silniku, mówi o stosunku, w jakim powietrze (lub mieszanina powietrze / paliwo w silnikach gazowych) jest ściskane przed zajściem zapłonu. W silniku benzynowym ogólną zasadą jest to, że silnik zauważy wzrost wydajności o 3% dla każdego wprowadzonego punktu sprężania (wszystkie pozostałe elementy silnika pozostaną takie same). Zakładam, że prawdopodobnie dotyczy to również silników Diesla. statycznestopień sprężania zwykłych silników benzynowych wynosi około 8,0: 1 do około 11,5: 1 (przy silnikach o wysokich osiągach przekraczających 14,0: 1 - EDYCJA: Zwrócono mi uwagę, że silnik Mazda Skyactiv-G jest dostarczany z CR 14: 1 poza USA i CR 13: 1 w USA. Mazda wykorzystuje inne technologie, aby zmniejszyć stukanie, ale ten wysoki CR nie jest normą dla benzynowych silników spalinowych. Samochodowy silnik wysokoprężny będzie pracował od 14,0: 1 do areny 18,0: 1.

UWAGA 2: Rozróżniam tutaj współczynnik kompresji statycznej i dynamicznej , ponieważ istnieje ogromna różnica w liczbach i sposobie ich obliczania. Nie będę wchodził w różnicę, po prostu wiedz, że jest różnica.

UWAGA 3: I odróżnić samochodowych i non-samochodowych silników wysokoprężnych, ponieważ gdy wszystkie silniki wysokoprężne w zasadzie działać same, istnieją pewne ogromne różnice między samochodowych silników okrętowych i dużych.

Druga różnica - dostawa paliwa

Kiedyś głównym sposobem dostarczania paliwa do silników benzynowych był gaźnik. Tak było do połowy lat 80-tych, kiedy to wielu producentów samochodów zaczęło zdawać sobie sprawę z zalet wtrysku paliwa. Ten rodzaj wtrysku paliwa jest wtryskiem pośrednim , co oznacza, że ​​wtryskiwacz, który odmierza paliwo wchodzące do silnika, znajduje się na zewnątrz komory spalania i wewnątrz kanału wlotowego powietrza. Polega on na ruchu powietrza przez układ dolotowy, aby pomóc w rozpyleniu paliwa i dostaniu się do cylindra. Bardzo niedawno (około 2010 r.) Producenci samochodów zaczęli stosować wtrysk bezpośredni , który rozprasza paliwo bezpośrednio do komory spalania.

Silniki Diesla wykorzystują również wtrysk bezpośredni. Stosowali tę metodę od około 1891 r., Kiedy Herbert Akroyd Stuart wynalazł pierwszy silnik spalinowy z układem wtrysku paliwa pod ciśnieniem.

Trzecia różnica - źródło zapłonu

Mówiąc prosto, silniki diesla wykorzystują ciepło do zapalania paliwa, podczas gdy benzyna zużywa prąd (tak, iskra jest gorąca, ale mam nadzieję, że widzisz różnicę). Gaz wykorzystujący energię elektryczną do spalania jest dość łatwy do zrozumienia. Świeca zapłonowa zapada, powietrze / paliwo wybucha. Aby to zrobić, mieszanka paliwowo-powietrzna musi być odpowiednia, a iskra musi nadejść we właściwym punkcie (czas). Iskra działa dobrze w przypadku silnika benzynowego, ponieważ paliwo rozpyla się i paruje w powietrzu, co bardzo ułatwia spalanie. Małe źródło zapłonu, którym jest iskra, jest więcej niż wystarczające, aby rozpocząć spalanie paliwa i pozwolić mu kontynuować spalanie, aż mieszanina zostanie całkowicie wyczerpana.

Ponieważ olej napędowy jest o wiele cięższy niż benzyna (technicznie jest uważany za olej, podobnie jak nafta i olej opałowy), nie odparuje bardzo dobrze w powietrzu. Aby uzyskać wystarczającą szybkość spalania, musi istnieć źródło zapłonu o wystarczającej ilości ciepła. Aby osiągnąć to ciepło, tłok tak mocno spręża powietrze wewnątrz cylindra, że ​​ogrzewa je do ponad 1000 stopni. Pozwolę sobie zacytować artykuł na temat silników Diesla na Wiki :

Mniej więcej w górnej części suwu sprężania paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do sprężonego powietrza w komorze spalania. Może to być (zwykle toroidalna) pustka w górnej części tłoka lub w komorze wstępnej, w zależności od konstrukcji silnika. Wtryskiwacz paliwa zapewnia, że ​​paliwo jest rozkładane na małe kropelki i że paliwo jest równomiernie rozprowadzane. Ciepło sprężonego powietrza paruje paliwo z powierzchni kropelek. Para jest następnie zapalana przez ciepło ze sprężonego powietrza w komorze spalania, kropelki nadal odparowują z ich powierzchni i palą się, zmniejszając się, aż całe paliwo w kropelkach zostanie spalone. Rozpoczęcie waporyzacji powoduje okres opóźnienia podczas zapłonu icharakterystyczny dźwięk stukania silnika wysokoprężnego, gdy para osiąga temperaturę zapłonu i powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia powyżej tłoka . Gwałtowna ekspansja gazów spalinowych napędza następnie tłok w dół, dostarczając moc do wału korbowego.

UWAGA 4: Chcę podkreślić, że nowsze silniki Diesla do ciężarówek (i zakładam również samochody), zaczęły używać układów wtryskowych, które zamiast wtryskiwać cały olej napędowy jednocześnie, pompują kilka mniejszych ilości oleju napędowego do silnika, co uspokaja „hałas oleju napędowego”, który słychać od nich. Zapewnia to również lepszą oszczędność paliwa.

UWAGA 5: Silniki wysokoprężne zazwyczaj mają lepszą oszczędność paliwa niż silniki benzynowe, głównie ze względu na lepszą wydajność cieplną.

UWAGA 6: Jeśli przeczytałeś do tej pory, musisz być naprawdę szalony.

Największe czynniki, które sprawiają, że olej napędowy brzmi tak, jak robi to sposób, w jaki olej napędowy jest wtryskiwany do cylindra przed / podczas sprężania oraz fakt, że ich stopień sprężania jest znacznie wyższy niż silnik benzynowy / benzynowy. Jest to okrągły sposób stwierdzenia, że ​​zapłon samoczynny powoduje charakterystyczny dźwięk. Czynniki dodatkowe obejmują konstrukcję silnika, kształt kolektora dolotowego i wydechowego.

AKTUALIZACJA: Przepraszam, ale nie ma nic więcej do powiedzenia. Dźwiękiem stukania jest silnik diesla zapalający się pod wysokim ciśnieniem i dużą (tłokową) prędkością, a głośny ryk spowodowany jest prędkością spalin i kształtem kolektora wydechowego.

Składniki, które składają się na nutę wydechu, to powietrze, paliwo, stopień sprężania, czas rozrządu, wydech, turbodoładowanie i przemieszczenie.

Silnik w Cruze Diesel ma stopień sprężania około 16: 1.

Paliwo jest ważne, ponieważ olej napędowy i benzyna palą się inaczej.

Kombinacja tych wszystkich czynników powoduje różne nuty wyczerpania. Być może szukasz bardziej złożonej odpowiedzi niż „brzmi inaczej, ponieważ jest inna”, ale tak naprawdę nie ma takiej.

także silniki Diesla mają dłuższy skok niż zwykłe silniki benzynowe. co oznacza, że ​​tłoki poruszają się na większą odległość niż w silnikach benzynowych. A układy wlotu powietrza turbo / super / ram mają zupełnie inne czasy niż silniki benzynowe wolnossące.

Hałas zwykle związany z silnikami wysokoprężnymi jest wynikiem znacznie większych sił spalania w silniku wysokoprężnym, które w TDC (górnym martwym punkcie) lub w ich pobliżu „uderzają” w ruchomy zespół. Niektóre nowsze silniki są znacznie cichsze dzięki zastosowaniu wtrysku pilotowego, a także (w przypadku wtryskiwaczy piezoelektrycznych) do 7 zdarzeń wtrysku na cykl spalania.

Hałas silnika wysokoprężnego jest w dużej mierze wynikiem ciśnienia potrzebnego do wtrysku paliwa do cylindra, które to również powoduje atomizację paliwa. Ściśną one powietrze / paliwo i zapalą się. To powoduje hałas.