Motorul diesel foloseste ciclul diesel (denumit dupa Dr. Rudolf Diesel).Motoarele diesel au cea mai mare eficienta termica,din cauza coeficientului de compresie.
Motoarele diesel sunt fabricate in versiuni de doi timpi si patru timpi.Ele au fost folosite mai demult pentru inlocuirea mai eficienta a motoarelor cu aburi stationare.De la inceputul anilor 1910 ele au fost folosite pentru propulsarea vapoarelor si a submarinelor.Apoi a urmat folosirea or in locomotive,camioane mari,si centrale electrice.Incepand din anii 1930 s-a raspandit folosirea lor si in automobile.In 2007,aproximativ 50% din masinile noi vandute in Europa sunt cu motor diesel.
Istorie
Rudolf Diesel,de nationalitate germana,s-a nascut in anul1858 in paris,unde parintii lui erau imigranti Bavarezi.Educatia a primit-o la Munich Politechnic.Dupa absolvire s-a angajat ca si inginer frigotehnic,insa i-a placut foarte mult proiectarea de motoare.Diesel a proiectat multe motoare termice,inclusiv un motor cu aer,propulsat cu ajutorul caldurii soarelui.In anul 1893,a publicat un articol despre un motor care are combustia in interiorul cilindrului-motorul cu combustie interna.In 1894 a aplicat pentru patentarea unei noi inventii,motorul diesel.Motorul lui a fost primul care a dovedit faptul ca combustibilul se poate aprinde si fara scanteie.El a pus in functiune primul motor reusit in anul 1897.In 1898,Diesel a primit patentul "U.S. Patent 608,845" pentru "motorul cu combustie interna".
Desi cel mai cunoscut este pentru inventia motorului termic cu aprindere prin compresie (motorul diesel) care ii poarta si numele,Rudolf Diesel a fost de asemenea un inginer termic apreciat,si un teoretician social.Inventiile lui Diesel au trei lucruri comune:
- au la baza transferul de energie termica prin intermediul legilor si proceselor fizice;
- implica un design mecanic deosibit si creativ;
- si au fost motivate in special de conceptul inventatorului asupra nevoilor sociale;
In data de 10 August,in Augsburg,Primul model al lui Rudolf Diesel,un cilindru de fier cu lungimea de 3 metri,cu un volant la baza,a functionat pentru prima data folosind compresia pentru a aprinde combustibilul.A| mai durat inca 2 ani pana Diesel a imbunatatind motorul,iar in 1896 a facut demonstratie cu un alt model,care avea eficienta de 75%,fata de cele 10% la motorul cu aburi.
In 1898,Diesel a devenit milionar.Motoarele lui au fost folosite pentru propulsarea centralelor electrice,pentru pomparea apei,masini,camioane,si nave maritime.La scurt timp dupa,au inceput sa fie folosite in industria miniera,extractia de petrol,fabrici,si in transportul maritim transoceanic.
Evolutia motorlui Diesel
- 1824: Fizicianul Francez Nicolas Leonard Sadi Carno
t a pus la punct teoria termodinamicii motoarelor termice.Acest lucru a demonstrat necesitatea compresiei pentru a creste diferenta dintre temperatura joasa si inalta de functionare.
- 1890,Mai: Herbert Akroyd Stuart,asociat cu charles Richard Binney obtin patentul numarul 7164 intitulat:"Imbunatatirile Motoarelor Care Functioneaza Prin Explozia Amestecului Vaporilor de Combustibil si Aer".Acest patent descrie primul motor cu pornire prin compresie.
- 1892:Hornsby of Lincoln,din Anglia,a construit primul motor cu combustie interna,care functiona doar prin compresie.(experimental)
- 1892: 23 Februarie,Rudolf Diesel obtine patentul (RP 67202) intitulat: "Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungsmaschienen".
- 1893:O ambitie al lui Diesel numita Teoria si Constructia Motorului Rational Termic Pentru a Inlocui Motoarele cu Aburi si cu Compresie Cunoscute Pana in Prezent (Theory and Construction of a Rational Heat-engine to Replace the Steam Engine and Combustion Engines Known Today)
- 1897:In data de 10 August,diesel construieste primul prototip functional,in Augsburg.
- 1898:diesel vine licenta motorului sau catre compania petroliera Ruseasca Branobel,care isi arata interesele asupra unui motor care functioneaza cu petrol nedistilat.Inginerii Branobel au petrecut 4 ani pentru a construi un motor montabil pe nava maritima.
- 1899:Diesel isi vinde licenta catre fabricantii Krupp si Sulzer,care in curand devin fabricanti importanti.
- 1902: Pana in 1910,MAN produce 82 de copii al motorului diesel stationar.
- 1903:Shormovo Shipbuilding Yard lansazea petrolierul "Vandal"-prima nava propulsata cu motor diesel.
- 1904:Francezii construiesc primul submarin diesel,numit "Z".
- 1905:Büchl (Cehia) fabrica turbo si intercoolerul pentru motoarele diesel.
- 1908:Prosper L'orange dezvolta impreuna cu Deutz,o pompa de injectie minutioasa,cu duza cu ac.
- 1909:Antecamera cu combustia emisferica este dezvoltata de catre Prosper L'Orange si Benz.
- 1910:Nava de cercetare Norvegiana Fram este prima nava cu propulsie Diesel,dupa care Selania a fost prima nava comerciala diesel.Pana in anii 1960,motoarele diesel au inlocuit in totalitate motoarele cu aburi de pe navele maritime.
- 1912:Prima locomotiva cu motor diesel.
- 1913:Submarinele U.S Navy folosesc unitatiile NELSECO.
- 1913: Rudolf Diesel Moare in mod misterios,in timp ce traversaCanalul Englezesc pe nava SS dresden.
- 1914:Barcile Germane U-Boats sunt propulsate de motoare diesel MAN.
- 1919:Prosper L'Orange obtine patentul pentru insertia de antecamera,si fabrica injectorul cu duza cu ac.Primul motor diesel de la Cummins.
- 1921:Prosper L'Orange construieste pompa de injectie continua variabila.
- 1922:Primul vehicul cu motor diesel (cu antecamera) este Agricultural Tractor type 6 ,de la Mercedes-Benz agricultural tractor OE Benz Sendling.
- 1923:A fost testat primul camion cu motor diesel,fabricat de MAN,Benz,si Daimler.
- 1924:Introducerea pe piata camioanelor al motorului diesel,de catre fabricantii de camioane comerciale din IAA.Fairbank-Morse incepe productia de motoare diesel.
- 1927:Primele pompe de injectie si injectoare pentru camioane,fabricate de Bosch.Primul prototip de autoturism diesel produs de Stoewer.
- 1930:Caterpillar incepe fabricarea de motoare diesel pentru tractoarele sale.
- 1932: Cel mai puternic camion diesel din luma,fabricat de MAN-160 cai putere (120 kW)
- 1933:Primul autoturism cu motor diesel (Citroen Rosalie).Citroen foloseste un motor diesel al pionerului Englez sir Harry Ricardo.Insa masina nu intra in productia de serie din cauza restrictiilor legale,in privinta folosirii motoarelor diesel.
- 1934:Primul motor Turbo-Diesel fabricat de Maybach,pentru locomotive.
- 1934-35:Junkers Motorenwerke,din Germania,incepe productia familiei motoarelor diesel pentru avioanele Jumo,cel mai faimos fiind Jumo 205,din care sunt produse 900 de exemplare pana la izbucnirea celui de-al doilea razboi mondial.
- 1936:mercedes-Benz construieste masina 260D diesel.AT&SF inaugureaza trenul diesel Super Chief.Dirijabilele Hindenburg sunt propulsate de catre motoare diesel.Prima serie de autoturisme cu motor diesel(Mercedes-Benz 260D,Hanomag si Saurer).Daimler Benz produce motorul diesel 602LOF6 pentru dirijabilul Hindenburg LZ129.
- 1937:
- 1937: BMW 114 (aircraft engine)|BMW 114 experimental airplane diesel engine development.
- 1938: First turbo Diesel engine of Saurer.
- 1944: Development of Air cooling for diesel engines by Klöckner Humboldt Deutz AG (KHD) for the production stage and later also for Magirus Deutz.
- 1954: Turbo-Diesel truck in mass production of Volvo. First diesel engine with an overhead cam shaft of Daimler Benz.[10]
- 1968: Peugeot introduces the 204, the first small cars with a transversally mounted diesel engine and front-wheel drive.
- 1973: DAF produces an air-cooled diesel engine.
- 1976 February: Testing of a diesel engine of Volkswagen for the passenger car Volkswagen Golf. The Common Rail injection system was developed by the ETH Zurich from 1976 to 1992.
- 1977: The production of the first passenger car turbo-Diesels (Mercedes 300 SD).
- 1983: Grasshopper Mowers introduces the first zero-turn lawn mower powered by a diesel engine.
- 1985: ATI Intercooler diesel engine from DAF. First Common Rail system with the IFA truck type W50.
- 1986: Electronic Diesel Control (EDC) of Bosch with the BMW 524tD.
- 1987: Most powerful production truck with a 460 hp (340 kW) MAN diesel engine.
- 1988: First turbochargers with direct injection in the diesel engine from Fiat.
- 1993: Pump nozzle injection introduced in Volvo truck engines.
- 1994: Unit injector system by Bosch for diesel engines.
- 1997: First common rail in passenger car, Alfa Romeo 156.
- 1998: BMW makes history by winning the 24 Hour Nuerburgring race with the 320d, powered by a two-liter, four-cylinder diesel engine. The combination of high-performance with better fuel efficiency allows the team to make fewer pit stops during the long endurance race.
- 1999: euro 3 of Scania and first Common Rail truck diesel engine of Renault.
- 2002: A street-driven Dodge Dakota pickup with a 735 horsepower diesel engine built at Gale banks engineering hauls its own service trailer to the Bonneville Salt Flats and sets an FIA land speed record as the world's fastest pickup truck with a one-way run of 222 mph and a two-way average of 217 mph.
- 2004: In Western Europe, the ratio of passenger cars with diesel engine exceeds 50%. Selective catalytic reduction (SCR) system in Mercedes, Euro 4 with EGR system and particle filters of MAN. Piezoelectric injector technology by Bosch.
- 2006: AUDI R10 TDI wins 12 hours running in Sebring and defeats all other engine concepts. Euro 5 for all Iveco trucks.
- 2008: Subaru introduces the first horizontally-opposed diesel engine to be fitted to a passenger car. This is a Euro 5 compliant engine with an EGR system.
Imbunatatiri diesel si biodiesel
In timpul marei crize de petrol din anii 70,producatorii de masini din Europa au inceput sa produca motoare diesel pentru uz comercial,ca si o alternativa pentru benzina.Cei care au cumparat asemenea masini au fost putin dezamagiti--motoarele erau zgomotoase,iar pe masini se depuneau funingine--funingine care sunt responsabili si pentru smogul existent din mariile orase.
Insa in ultimii 30-40 de ani s-au facut imbunatatiri semnificative in privinta performantelor si poluarii motoarelor.Sistemele de injectie directa sunt controlate de computere avansate,care monitorizeaza arderea combustibilului,crescand eficienta si reducand poluarea.
Motorina mai bine rafinata (ULSD -ultra low sulfur diesel),care contine mai putin sulf,va reduce emisiile nocive,iar imbunatatirea in continuare a motoarelor pentru a functiona cu acesti combustibili devine un proces simplu.
Alte technologii cum ar fi filtrul de particule si catalizatorul ard funinginele si pot reduce amisiile toxice cu pana la 90%.
De asemenea standardele europene devin tot mai inalte,ceea ce va porta producatorii sa produca masini mai putin poluante--pana in 2009 EU spera sa reduca emisiile de particule pana la 5 mg/km,de la 25mg/km cat era acum cativa ani.
Siur ai auzit de Biodiesel.Este identic cu Motorina? Biodieselul este
o alternativa sau o completare al dieselului,care poate functiona motorul fara nici o modificare sau doar cu putina modificare.
Nu este extras din petrol--biodieselul provine din grasimi vegetale sau animale,care au fost modificate.Biodiesel poate fi folosit individual sau combinat cu motorina.
Smog in metropola
Insa in ultimii 30-40 de ani s-au facut imbunatatiri semnificative in privinta performantelor si poluarii motoarelor.Sistemele de injectie directa sunt controlate de computere avansate,care monitorizeaza arderea combustibilului,crescand eficienta si reducand poluarea.
Motorina mai bine rafinata (ULSD -ultra low sulfur diesel),care contine mai putin sulf,va reduce emisiile nocive,iar imbunatatirea in continuare a motoarelor pentru a functiona cu acesti combustibili devine un proces simplu.
Alte technologii cum ar fi filtrul de particule si catalizatorul ard funinginele si pot reduce amisiile toxice cu pana la 90%.
De asemenea standardele europene devin tot mai inalte,ceea ce va porta producatorii sa produca masini mai putin poluante--pana in 2009 EU spera sa reduca emisiile de particule pana la 5 mg/km,de la 25mg/km cat era acum cativa ani.
Siur ai auzit de Biodiesel.Este identic cu Motorina? Biodieselul este
o alternativa sau o completare al dieselului,care poate functiona motorul fara nici o modificare sau doar cu putina modificare.
Nu este extras din petrol--biodieselul provine din grasimi vegetale sau animale,care au fost modificate.Biodiesel poate fi folosit individual sau combinat cu motorina.
Combustibil diesel-Motorina
Petrolul,im mod natural se gaseste in pamant.Cand petrolul crud este rafinat la rafinarii,poate fi separat in diferite tipuri de combustibil,printre care benzina,kerosen,si bine'nteles motorina.
Daca ai comparat vreodata motorina cu benzina stii ca exista diferenta intre cele doua.In primul rand mirosul este diferit.Motorina este mai grea si mai uleioasa.De asemenea se evapora mai greu ca si benzina--punctul ei de fierbere este chiar mai mare decat a apei.
Motorina are o densitate de energie mai mare decat benzina.In medie,un galon (3.8 l) de motorina contine aproximativ 155x106 Jouli,in timp ce un galon de benzina contine 132x106 Jouli.
Acest lucru,combinat cu eficienta mare a motoarelor diesel,explica de ce masiniile diesel consuma mult mai putin.
Motorina este folosita la o mare varietate de vehicule si operatiuni.Acesta propulseaza si masiniile de pe autostrada,dar alimenteaza si motorul barciilor,autobuzelor,trenuriilor,utilajelor grele,utilajelor agricole,generatoare,si lista poate continua.
Pe urmatoarea pagina vom vedea niste imbunatatiri recente in acest domeniu.
Daca ai comparat vreodata motorina cu benzina stii ca exista diferenta intre cele doua.In primul rand mirosul este diferit.Motorina este mai grea si mai uleioasa.De asemenea se evapora mai greu ca si benzina--punctul ei de fierbere este chiar mai mare decat a apei.
O monstra Diesel
Motorina se evapora mai greu fiind ca este mai grea.Contine mai multi atomi de carbon in lanturi mai mari,decat benzina (in mod normal benzina este C9H20,in timp ce motorina este C14H30).
Este navoie de mai putina rafinare pentru a obtine motorina,de aceea mai demult era mai ieftina decat benzina.Dar din 2004 au crescut preturiile,o data cu cresterea cererii pe piata,un factor important fiind si industrializarea si constructiile din China.Motorina are o densitate de energie mai mare decat benzina.In medie,un galon (3.8 l) de motorina contine aproximativ 155x106 Jouli,in timp ce un galon de benzina contine 132x106 Jouli.
Acest lucru,combinat cu eficienta mare a motoarelor diesel,explica de ce masiniile diesel consuma mult mai putin.
Motorina este folosita la o mare varietate de vehicule si operatiuni.Acesta propulseaza si masiniile de pe autostrada,dar alimenteaza si motorul barciilor,autobuzelor,trenuriilor,utilajelor grele,utilajelor agricole,generatoare,si lista poate continua.
Ganditi-va cat de importanta este motorina economiei--fara eficienta ei inalta,ar avea de suferit toate domeniile,dar mai ales constructiile si industria.Aproximativ 94% din transportul de marfuri--fie pe apa sau uscat--se efectueaza bazandu-se pe diesel.
In privinta mediului si al poluarii Dieselul are pro-uri si contra.Pro-urile:dieselul emite foarte putin monoxid de carbon,hidrocarboni, si bioxid de carbon,care produc incalzirea globala.
Contra--cantitati mari de azot si alte particule nocive sunt eliberate prin arderea diesel,ceea ce cauzeaza ploi de acid,smog,si dauneaza sanatatii.Pe urmatoarea pagina vom vedea niste imbunatatiri recente in acest domeniu.
Injectorul diesel
Motoarele diesel folosesc injectia directa--motorina este injectata direct in camera de combustie.
Injectorul unui motor diesel este una din cele mai complexe piese al motorului si a fost subiectul multor experimente.
Injectorul trebuie sa reziste temperaturii si presiunii inalte din cilindru,dar in acelasi timp sa furnizeze combustibilul intr-o cantitate si atomizare potrivita.
Distribuirea uniforma a combustibilului in camera de combustie poate fi de asemenea o problema,asa ca unele motoare folosesc valve speciale de inductie,camere de pre-combustie,sau alte dispozitive pentru a distribui aerul in cilindru.
Motoarele diesel contin de obiciei bujii incandescente.Cand motorul este rece,procesul de compresie s-ar putea sa nu poata ridica temperatura aerului indeajuns pentru a aprinde motorina.Aceasta bujie este de fapt un fir electric care se incalzeste cand trece curent prin el,care incalzeste camera de combustie cand motorul este rece,pentru a putea avea loc combustia.
Insa in motorul modern totul este controlat de calculator,care colaboreaza cu o multime de senzori,care masoara tot,de la turatia motorului,temperatura motorului,temperatura uleiului,si chiar pozitia pistoanelor.
Bujiile sunt mai rar folosite in motorul modern,mai ales in cele mari.
Calculatorul sesizeaza temperatura ambienta,si intarzie injectia de motorina cu fractiuni de secunda in cazul in care este mai frig afara.Astfel aerul din cilindru este comprimat mai mult,rezultand o temperatura mai mare in cilindru.
Motoarele mai mici care nu au asemenea controale avansate de computer mai folosesc bujia incandescenta pentru a rezolva problema pornirii "la rece".
Cititi mai departe despre combustibilul diesel.
Injectorul unui motor diesel este una din cele mai complexe piese al motorului si a fost subiectul multor experimente.
Injectorul trebuie sa reziste temperaturii si presiunii inalte din cilindru,dar in acelasi timp sa furnizeze combustibilul intr-o cantitate si atomizare potrivita.
Distribuirea uniforma a combustibilului in camera de combustie poate fi de asemenea o problema,asa ca unele motoare folosesc valve speciale de inductie,camere de pre-combustie,sau alte dispozitive pentru a distribui aerul in cilindru.
Motoarele diesel contin de obiciei bujii incandescente.Cand motorul este rece,procesul de compresie s-ar putea sa nu poata ridica temperatura aerului indeajuns pentru a aprinde motorina.Aceasta bujie este de fapt un fir electric care se incalzeste cand trece curent prin el,care incalzeste camera de combustie cand motorul este rece,pentru a putea avea loc combustia.
Insa in motorul modern totul este controlat de calculator,care colaboreaza cu o multime de senzori,care masoara tot,de la turatia motorului,temperatura motorului,temperatura uleiului,si chiar pozitia pistoanelor.
Bujiile sunt mai rar folosite in motorul modern,mai ales in cele mari.
Calculatorul sesizeaza temperatura ambienta,si intarzie injectia de motorina cu fractiuni de secunda in cazul in care este mai frig afara.Astfel aerul din cilindru este comprimat mai mult,rezultand o temperatura mai mare in cilindru.
Motoarele mai mici care nu au asemenea controale avansate de computer mai folosesc bujia incandescenta pentru a rezolva problema pornirii "la rece".
Cititi mai departe despre combustibilul diesel.
Cum functioneaza Motorul Diesel
Teoretic,motoarele diesel si cele pe benzina sunt aproape identice.Ambele sunt motoare cu combustie interna,proiectate sa transforme energia chimica din combustibil in energie mecanica.Aceasta energie mecanica misca pistonul in sus si jos in cilindru.Pistoanele sunt conectate la arborele cotit,si miscarea sus-jos al pistoanelor,numita si miscare lineara,creeaza miscarea rotativa necesara pentru a roti rotiile masinii.
Ambele tipuri de motoare convertesc combustibilul in energie printr-o serie de explozii sau combustii.
Diferenta majora dintre aceste motoare este modul in care se produce combustia.
In motorul pe benzina combustibilul este amestecat cu aer,comprimat de piston,si este aprins de o scanteie generata de bujie.
In motorul diesel in schimb mai intai aerul este comprimat,iar dupa aceea este injectat combustibilul.Din cauza ca aerul se incalzeste cand este comprimat,combustibilul se aprinde.
Motorul diesel foloseste ciclul de patru timpi ,ca si motorul pe benzina.
Cei patru timpi sunt:
- Admisia:Valva de admisie se deschide,lasand aerul sa intre in cilindru si miscand pistonul in jos
- Compresia:Pistonul se misca in sus,comprimand aerul
- Combustia:Cum pistonul ajunge in partea de sus,combustibilul este introdus exact in momentul oportun si aprins,fortand pistonul in jos
- Evacuarea:Pistonul se misca in sus,fortand gazele care au rezultat din combustie sa iasa prin supapa de avacuare
Tineti minte ca motorul diesel nu aprinde motorina prin scanteie,acesta este aprins de aerul fierbinte rezultat din compresie.De asemenea,combustibilul este injectat direct in camera de combustie(injectie directa).
In continuare voi scrie despre procesul de injectie diesel.
