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ディーゼルエンジンのしくみ

伝統的に、ディーゼルエンジンは、トラック、タクシー、バン以外ではほとんど使用されない、騒がしく、臭いがあり、動力が不足しているエンジンと常に見なされてきました。しかし、ディーゼルエンジンとその噴射システムの制御はより洗練されており、1980年代には状況が変化しました。英国では、1985年に約65,000台のディーゼル車が販売されました(販売された車の総数の約3.5%)。これに対して、1980年にはわずか5380台でした。

圧縮点火エンジン

ガソリンエンジンに対するディーゼルエンジンの主な利点は、ランニングコストが低いことです。これは、高圧縮率のディーゼルエンジンの効率が向上したことと、ディーゼル燃料の価格が低かったことの結果です。価格差は異なりますが、高地に住んでいる場合、ディーゼル車を運転する利点はわずかに減少します。 -高価なディーゼル燃料サービス間隔も長くなることがよくありますが、多くのディーゼルモデルでは、ガソリンモデルよりも頻繁にオイルを交換する必要があります。

パワーを高める

ディーゼル車の主な欠点は、同等の容量のガソリンエンジンと比較して性能が低いことです。問題を回避する方法の1つは、エンジンのサイズを単純に大きくすることですが、これにより、多くの場合、大幅な重量の増加につながります。一部のメーカーは、エンジンにターボチャージャーを追加しています。それらをパフォーマンスの面で競争力のあるものにします。ローバー、メルセデス、アウディ、VWは、ターボディーゼルを製造するメーカーの1つです。

ディーゼルエンジンのしくみ

誘導 圧縮 点火 排気

ディーゼルエンジンは、主要なコンポーネントを共有し、両方とも4ストロークサイクルで動作しますが、ガソリンエンジンとは動作が異なります。主な違いは、燃料の点火方法と出力の調整方法です。

ガソリンエンジンでは、燃料と空気の混合気が火花によって点火されます。ディーゼルエンジンでは、点火は空気の圧縮のみによって達成されます。ディーゼルエンジンの一般的な圧縮率は20:1ですが、ガソリンエンジンの場合は9:1です。これと同じくらいの圧縮率では、スパークを必要とせずに、燃料を自発的に点火するのに十分な高温まで空気を加熱します。点火システム。

ガソリンエンジンは、吸入行程ごとにさまざまな量の空気を吸い込みます。正確な量はスロットル開度によって異なります。一方、ディーゼルエンジンは、インレットバルブ(キャブレターもバタフライバルブもありません)によってのみ開閉されるスロットルされていないインレットトラクトを介して、常に同じ量の空気を(各エンジン速度で)吸い込みます。

ピストンがその誘導行程の有効端に達すると、入口バルブが閉じます。他のピストンからの力とフライホイールの運動量によって運ばれるピストンは、シリンダーの上部に移動し、空気を元の体積の約20分の1に圧縮します。

ピストンがその移動の頂点に達すると、正確に計量された量のディーゼル燃料が燃焼室に噴射されます。圧縮による熱により、燃料と空気の混合気がすぐに燃焼し、燃焼して膨張します。これにより、ピストンが下向きになり、クランクシャフトが回転します。

ピストンが排気行程でシリンダーを上に移動すると、排気バルブが開き、燃焼および膨張したガスが排気管を下って移動できるようになります。排気行程の終わりに、シリンダーは新しい空気の充填の準備ができています。

エンジン構造

ディーゼルエンジンの主要なコンポーネントはガソリンエンジンのコンポーネントのように見え、同じ仕事をします。ただし、ディーゼルエンジンの部品は、負荷がはるかに高いため、同等のガソリンエンジンよりもはるかに強力にする必要があります。

ディーゼルエンジンブロックの壁は通常、ガソリンエンジン用に設計されたブロックよりもはるかに厚く、強度を高め、応力を吸収するために、より多くのブレーシングウェブがあります。頑丈なブロックは、強度が高いだけでなく、ノイズをより効果的に低減することもできます。

ピストン、コネクティングロッド、クランクシャフト、ベアリングキャップは、ガソリンエンジンよりも強力にする必要があります。シリンダーヘッドの設計は、燃料噴射装置のため、また燃焼室とスワールチャンバーの形状のために、大きく異なる必要があります。

インジェクション

直接噴射

内燃機関がスムーズかつ効率的に作動するためには、燃料と空気を適切に混合する必要があります。燃料と空気の混合の問題は、サイクル中のさまざまな時間に空気と燃料が導入され、シリンダー内で混合する必要があるディーゼルエンジンでは特に大きくなります。

直接噴射と間接噴射の2つの主なアプローチがあります。従来、間接噴射は乱流を導入する最も簡単な方法であり、噴射された燃料スプレーが燃焼室内の高度に圧縮された空気とよく混合するために使用されてきました。

間接噴射エンジンには、インジェクターが主燃焼室自体に到達する前に燃料を噴射する小さなスパイラルスワールチャンバー(予燃焼室とも呼ばれます)があります。スワールチャンバーは燃料に乱流を発生させ、燃焼室内の空気とよりよく混合します。

このシステムの欠点は、スワールチャンバーが効果的に燃焼チャンバーの一部になることです。これは、全体としての燃焼室の形状が不規則であり、燃焼の問題と効率の低下を引き起こすことを意味します。

直接噴射

間接噴射

直噴エンジンには、燃料が噴射されるスワールチャンバーがなく、代わりに燃料が燃焼室に直接流入します。エンジニアは、十分な乱流を発生させるために、ピストンクラウンの燃焼室の設計に細心の注意を払う必要があります。 。

スピードコントロール

グロープラグ

ディーゼルエンジンはガソリンエンジンのようにスロットルされていないため、特定のエンジン速度で吸い込まれる空気の量は常に同じです。エンジン速度は、純粋に燃焼室に噴射される燃料の量によって調整されます。燃焼室に燃料が多くなると、燃焼が激しくなり、より多くの出力が生成されます。

アクセルペダルは、ガソリンエンジンのようにスロットルバタフライではなく、エンジンの噴射システムの計量ユニットに接続されています。

ディーゼルを停止するには、「イグニッション」キーをオフにする必要がありますが、火花を遮断するのではなく、電気ソレノイドを閉じて、燃料計量および分配ユニットのインジェクターポンプで燃料供給を遮断します。エンジンは、停止する前に少量の燃料。実際、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンよりも早く停止します。これは、はるかに高い圧縮率がエンジンの減速効果を大きくするためです。

ディーゼルの始動

ガソリンエンジンと同様に、ディーゼルエンジンは、圧縮点火サイクルを開始する電気モーターで回転することによって始動されます。ただし、寒いときは、空気を圧縮しても燃料を点火するのに十分な高温にならないため、ディーゼルエンジンを始動するのは困難です。

この問題を回避するために、メーカーはグロープラグを取り付けています。これらは、車のバッテリーから電力を供給される小型の電気ヒーターで、エンジンを始動する前に数秒でオンになります。

ディーゼル燃料

ディーゼルエンジンで使用される燃料は、ガソリンとは大きく異なります。それはわずかに精製されていないため、より重く、より粘稠で、より揮発性の低い液体になります。これらの物理的特性により、「ディーゼル油」または「燃料油」と呼ばれることがよくあります。ガレージフォアコートのディーゼルポンプでは、「derv」と呼ばれることが多く、ディーゼルエンジンの道路車両の略です。

ディーゼル燃料は、非常に寒い天候ではわずかに硬化し始めたり、固化したりすることがあります。これは、凍結する可能性のある非常に少量の水を吸収できるという事実によって悪化します。すべての燃料は大気から少量の水を吸収し、地下貯蔵タンクへの漏れは非常に一般的です。ディーゼル燃料は、100万分の50または60パーツの含水量を問題なく処理できます。これを概観すると、これは、燃料10ガロンごとにマグカップの約4分の1の水です。

凍結または「ワックスがけ」は、燃料ラインとインジェクターをブロックし、エンジンの運転を妨げる可能性があります。そのため、非常に寒い時期には、トラックの燃料ラインでブローランプを演奏する人が時々見られます。


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