A dízelmotor működési elve, fordulatszám-karakterisztikája és optimalizálása

A dízelmotorok működése és élettartama szempontjából kulcsfontosságú a fordulatszám-karakterisztika megértése és az optimális üzemállapotok fenntartása. Arról már biztosan mindenki hallott, hogy a dízel autóknak nem tesz jót a városi használat. Ezzel egyet lehet érteni azzal a kiegészítéssel, hogy nem csak a dízelnek, hanem semmilyen belső égésű motornak nem tesz jót a városi, rövid utas használat! A motor élettartama szempontjából kritikusak a különféle terhelések és a működési környezet.

A dízelmotor alapjai és működési elve

A dízelmotor belső égésű motor, amelynek működési elvét a német Rudolf Diesel szabadalmaztatta 1893. február 23-án. A dízelmotor szerkezetében hasonlít a nála ismertebb mechanizmusú benzinmotor (Otto-motor) felépítéséhez, hiszen alapvetően mindkettő henger(ek)ből, dugattyú(k)ból, főtengelyből, kiegyenlítő-tömeg(ek)ből, vezérműből, szelepekből stb. épül fel. A fő különbség, hogy a dízelnél a tüzelőanyag (leginkább gázolaj) gyújtószikra segítsége nélkül, a legalább hússzoros kompresszió (légsűrítés) miatti felmelegedés hatására öngyulladással ég el és végez munkát a hengerben. A dízelmotor tiszta levegőt szív be és azt sűríti össze. A nagy nyomás miatt a levegő felmelegszik. Ebbe a forró levegőbe az adagolószivattyú dízelolajat fecskendez be, amely magas hőmérsékleten külön gyújtóberendezés (gyertya) nélkül meggyullad, elég.

Keverékképzése az úgynevezett minőségszabályozás elvén működik, azaz a beszívott levegő mennyisége azonos, csak a befecskendezett tüzelőanyag mennyisége változik. Ezzel szabályozható a fordulatszám. Az égési folyamat elindításához külső energiára nincs szükség. Az ehhez szükséges nagy hőmérséklet eléréséhez az Ottó-motoroknál nagyobb kompresszió viszonnyal működnek (ε=16-24). Emiatt az előállításuk drágább, az anyag és megmunkálási költségek magasabbak, viszont hatásfokuk jobb. Szabályzásuk minőségi így részterhelésen is jobb hatásfokkal rendelkeznek. Viszont a mechanikai hatásfokuk a jelentős veszteségek miatt nem mindig éri el a benzinesekét.

A dízelmotor történelme és fejlődése

Az első kísérleti motorok növényi olajjal üzemeltek; később vetődött fel a petróleum és foltbenzin gyártás hulladékaként keletkező „dízelolaj” használatának lehetősége. Nehézkessége és nagy mérete miatt lassan nyert teret alkalmazása, kezdetben csak stabil motorként használták, generátorok meghajtására. Jonas Hasselman svéd mérnök 1904-ben feltalálta az irányváltós motort, ami hajómotorként történő alkalmazását is lehetővé tette. Később vasúti vontatóknál is elterjedt a dízelmotor. 1924-től csatlakozott a Ganz dízelprogramjához Jendrassik György is. 1927 és 1947 között Ganz-Jendrassik néven kerültek forgalomba ezek az erőgépek. A második világháborúban a T-34 harckocsik dízelmotorja jelentősen nagyobb hatótávolságot tett lehetővé, mint a vetélytársak benzinmotorja, jelentősen kisebb tűzveszély mellett. Közúti forgalomban csak a 20. század végétől kezdett elterjedni. Részarányuk elhanyagolható volt elsősorban a viszonylag alacsony lökettérfogat/teljesítmény arányuk, valamint kényelmetlen üzemeltethetőségük miatt. Ez az 1990-es évek közepére változott meg a common rail (közös nyomócsöves) technológia bevezetésével és elterjedésével. Ezzel a dízelmotorok a benzinmotorok egyenrangú társává, sőt vetélytársává váltak. Napjainkban már, főleg Nyugat-Európában, a dízelmotorral szerelt autók eladásai meghaladják a benzinmotorral szerelt járművekét. A common rail motorokat a FIAT fejlesztette ki (JTD), majd a Bosch megvásárolta a licencet 1997-ben.

A dízelmotor fordulatszám-karakterisztikája és a kopás

A belső égésű motor kopásának 70%-áért az indítás utáni 1-2 másodperc a felelős. Elméleti szám ez, hiszen a gyakorlatban befolyásoló tényező a hőmérséklet, a motorolaj minősége és elhasználtsága, az olajszivattyú állapota, stb… Ráadásul a motor elhasználtsága, kopása mértékével az arányszám exponenciálisan növekszik. Már ebből az alaptételből is jól látszik mennyire fontos, hogy hányszor indítjuk el az autónk motorját egy nap. Amikor a kulcsot elfordítod a gyújtáskapcsolóban, az önindító megforgatja a lendítőkereket, ami megforgatja a főtengelyt, ami megforgatja az olajszivattyút. A motor beindul, de az olajnyomásnak idő kell, hogy felépüljön (pár tizedmásodperctől pár másodpercig), aztán szintén idő kell az olajnak, hogy elérje az üzemi hőfokot (átlagos motornál 80-120 C°). A fent említett 70% motorkopás pont ebben az üzemállapotban keletkezik, ám a motorgyilkolásnak itt nincs vége.

Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez

Városi használat és a motorkopás

Télen, párás, hideg időben a gyorsan melegedő motor, pontosabban a forgattyúsház belső falán a levegőben lévő pára kicsapódik és belefolyik a motorolajba, emulziót képezve. Ezt a tejeskávé színű trutyit láthatod elsősorban télen az olajbetöltő sapka belső oldalán a legtöbb városban használt autó esetében. Ez a keveredés valójában minden motorban végbemegy, de a hosszabb úton használt „szerencsésebb” példányokban a bemelegedés hatására a víz elpárolog. Ha viszont minden 5 kilométer után leállítod az autód, a párolgásnak lőttek. A legtöbb tulajdonos siet reggel elindulni, ezért kettőt pöffen a motor és máris indul a rock n’roll a fenti szerencsétlen üzemállapotban. A parkolóból kikanyarodva pirosat kap. Elindul, de 300 méter múlva újabb piros. Ezt ismételgeti a legtöbb városban poroszkáló autó nap mint nap. A legnagyobb terhelést minden motor 0-ról induláskor kapja. Teszi ezt hidegen, alacsony olajnyomásról, kedvezőtlen körülmények között naponta számtalanszor, amennyiben anyataxinak használják.

Spórolni kell az üzemanyaggal, ezért a legtöbb városban ingázó sebességet vált már alacsony fordulatnál. A gond az, hogy egyrészt ezzel nem spórol, másrészt a motor egyáltalán nem érzi jól magát ebben a tartományban, vagyis erőlködik. Az ideális az lenne, ha a két görbe találkozásánál tartanánk a fordulatszámot, amikor csak lehet.

A motor ideális fordulatszám-tartománya

A lenti diagramon jól látható, hogy egy átlagos benzinmotor 3000-4000 fordulat per perc (rpm) tartományban adja le a legnagyobb nyomatékát (torque NM) és még ennél is magasabban a teljesítményét (power kW). A két vonal keresztezésénél lenne ideális autózni. Vajon városban a motor élettartamának hány százalékát tölti ebben a tartományban? Természetesen nem.

Hosszú távú használat előnyei

Indításkor ugyanaz, mint amit fentebb leírtunk, de így van ideje a motornak bemelegedni, ezért a kicsapódott vízpára elpárolog. Amint kiértünk a városból, mondjuk felhajtunk az autópályára, ahol sokkal kevesebbet váltunk sebességet, kevesebbszer állunk meg, indulunk el, ezért a motort nem éri gyakori terhelésváltás, folyamatos a melegüzem, folyamatos a magas olajnyomás és a motor a számára ideális tartományban dolgozhat. Egyetlen bökkenő, hogy az ilyen utak során pörög az autóba a kilométer, ezért az ilyen kocsiba, mondjuk 10 évesen nem a mindenki által vágyott 73 583 kilométer lesz, hanem mondjuk 213 247. A kilométer számláló csak számol! Neki tökmindegy, hogy nyúzták, vagy vigyáztak a kocsira. Mindegy neki az is, hogy városban gyilkolták, vagy hosszabb, vidéki, esetleg autópályás utakon is használták, ő csak számol rendületlenül városban keveset, hosszú úton sokat.

Hogyan működik? Manuális Sebességváltó (animáció)

Vannak alkatrészek minden autóban, amik valóban „üzemóra szerint” kopnak. Ilyen például a generátor, a vezérlés, vagy a vízpumpa, esetleg az elektronika egyes részei. Ezek az alkatrészek azonban valójában kopó alkatrészek és cseréjük, javításuk összege eltörpül például egy motorfelújításhoz képest.

Dízel üzemanyag összehasonlítás

Dízelmotorok égési folyamata és károsanyag-kibocsátása

A dízelmotorok égési folyamatát általában két részre osztjuk. Az égés kezdetén az égési késedelem miatt felhalmozódott és elpárolgott tüzelőanyag a nagy légfelesleg mellett gyors, jól előkevert égése zajlik le. Ezt a szakaszt nevezzük kinetikus-, vagy előégésnek. A második szakasz a diffúz- vagy főégés. Ebben a szakaszban a porlasztóból kilépő tüzelőanyag keresztülhalad a már elégett keveréken ahol annak párolgási folyamata zajlik, majd ebből a térfogatból kikerülve keveredik részben levegővel. Ebben a szakaszban az égés lényegesen lassabb. Minél nagyobb a gyulladási késedelem annál több tüzelőanyag jut az égéstérbe az égés kezdete előtt. Így amikor beindul az égés nagymértékű hőfelszabadulást áll elő, minek következménye kemény égési zaj, ami mechanikai túlterhelést eredményezhet.

A dízelmotor a benzinessel ellentétben jelentős mennyiségű kormot és nitrogén-oxidot bocsát ki. A hagyományos Otto-motornál a keverékképzés az égéstéren kívül történik és ezáltal, elegendő idő áll rendelkezésre az üzemanyag elpárolására és elkeveredésére. A dízelmotornál a befecskendezés röviddel a FHP (felső holtpont) előtt történik és a magas hőmérséklet hatására a befecskendezett üzemanyagsugár külső felülete szinte azonnal égni kezd. Az égés előre haladtával meggyullad az üzemanyagsugár belseje is. A belső rész égéséhez viszont nincs már elég oxigén, mivel az a külső burok égésekor elhasználódott. A magas koromkibocsátás erre a lokálisan dús égésre vezethető vissza. A magas nitrogén-oxid kibocsátást főleg a lokálisan magas hőmérséklet okozza, amelynek hatására a levegőben található nitrogén és oxigén egymással reagálva nitrogén-monoxidot (NO) hoz létre amely később részben nitrogén-dioxiddá (NO2) oxidálódik. Az ezen az úton képződött NO-t termikus NO-nak hívjuk és a folyamatot a Zeldovich-képlet írja le. A termikus NO teszi ki a NO kibocsátás 90-95%-t.

Károsanyag-kibocsátás csökkentése

Az első, költségtakarékosabb lehetőség a káros anyagok belsőmotorikus csökkentése, melynek során pl. magasabb befecskendezési nyomással, nagyobb arányú és hűtött EGR-rel (exhaust gas recirculation) (kipufogógáz-visszavezetés), magasabb töltőnyomással (turbó nyomással), nagyobb töltőlevegő-hűtővel (Intercooler), optimálisabb égéstér-geometriával, belső örvényléssel (drall), alacsonyabb sűrítési viszonnyal mérséklik a káros anyagok keletkezését.

A második lehetőség a káros anyag kibocsátás motoron kívüli csökkentése, kezelése. Elsőként említendő a két utas oxidációs katalizátor, ami a CO és HC kibocsátás csökkentésére szolgál. A következő lényeges eleme a dízelmotorok károsanyag-kezelő rendszerének a részecskeszűrő (DPF - Diesel Particulate Filter), mely a kipufogógázban található részecskéket - főleg kormot - szűrik ki. A dízel károsanyag-kezelés utolsó fontos eleme a NOx kibocsátás csökkentése. Ez történhet SCR katalizátorral vagy NOx tároló katalizátor segítségével, mely megköti szegénykeverékes üzemben a kipufogógáz NOx-t és dús üzemállapotban redukálja N és CO2-vé.

Nagyméretű motoroknál alkalmazott megoldás a többfuratú befecskendező fúvóka alkalmazása, a nagy mennyiségű tüzelőanyag több sugárban, ezért nagyobb felületen érintkezik a levegővel, az égés folyamán az oxigénellátás egyenletesebb. Az SCR-technológia során a kipufogógázt egy katalizátorba vezetik, ahol egy különleges folyadékot (AdBlue) adnak hozzá. Ezáltal a motor beállításai lehetnek olyanok, hogy ne kormoljon, mert a nagyobb mennyiségben kibocsátott egyéb káros anyagok a katalizátorban átalakulnak. A korommentes égés ugyanis erősen megnöveli a kipufogógáz nitrogén-oxid tartalmát, aminek a szintjét szintén lejjebb kellene szorítani.

Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454

A koromszűrő lényegesen egyszerűbb: egy hosszú fémhengerből áll, a belsejében vékony, kacskaringós járatokkal, melyekben megmarad a korom. Ennek főképp a kiégetése jelent gondot, hiszen egy idő után eltömődik. Erre az autógyártók különböző módszereket dolgoztak ki. Hosszan tartó, közel állandó közepes vagy magas fordulatszám esetén (például autópályán történő haladáskor) felmelegedne annyira a kipufogó, hogy a korom magától kiégjen, de ha erre nincs lehetőség, a motorvezérlés mesterségesen hevíti túl a motort. Ilyenkor az összes elektromos fogyasztót bekapcsolja és a befecskendezést az optimálistól eltérően időzíti, hogy a kipufogógázok hőmérséklete minél nagyobb legyen.

Befecskendező rendszerek és a fordulatszám szabályozása

A tüzelőanyag bejuttatására az égéstérbe, valamint annak jó porlasztásához nagy tüzelőanyag nyomásra van szükség. A motor működési körülményeinek megfelelő kompenzálása biztosítja az optimális égést. A dízelmotorok fejlesztése során számos módszert dolgoztak ki az égési folyamat optimalizálására.

Injektorok és égéstér

A porlasztók két alapvető része a porlasztótest a befecskendező fúvókával, és a porlasztó tű. A porlasztó tű a porlasztótest furatában könnyen elmozdítható, viszont, illesztése révén jól tömít. A tű vége kúposan végződik és a kissé eltérő kúpszögű porlasztótesttel vonalérintkezéssel záródik. Ezáltal jól tömíti az égésteret a tüzelőanyagtól. A porlasztó fúvókákból kilépő nagysebességű tüzelőanyag-sugár ütközik a nagynyomású levegő molekulákkal. Hatására cseppek szakadnak le róla, miközben a sugár szétterül, sebessége csökken.

Szabályzócsapos befecskendezők esetében a tű nyitása után a befecskendező furat nem válik teljesen nyitottá, a befecskendezett tüzelőanyag mennyisége nem csak az égéstér és a befecskendezési nyomás különbségével lesz arányos, hanem befolyásolja a szabályzócsap profilja is. Ezzel el lehet érni, hogy a befecskendezés elején kevesebb tüzelőanyag jusson az égéstérbe, így szabályozva a kinetikus-diffúz égés arányát. A lyukporlasztókban a porlasztó tű elválasztja a motor égésterét a tüzelőanyag rendszertől. A porlasztást a porlasztótest furatai végzik, számuk konstrukció függő. Mind a két konstrukciós megoldásnál igen fontos a rugó előfeszítésének pontos beállítása, mind a helyes befecskendezés kezdet és az esetleges lengések elkerülése miatt.

Az égéstér kialakítása igen jelentős az égés lefolyásának alakításában. Elsősorban a régebbi személygépkocsik konstrukcióknál használták az előkamrás égéstereket, ahol a tüzelőanyagot a főégéstértől elválasztott kamrába fecskendezik be. A tüzelőanyag beporlasztására nincsenek szigorú feltételek, az előkamra falain létrejöhet tüzelőanyag film. A tüzelőanyag igen kis része ég el kinetikusan, ennek hatásra nem jön létre káros nyomásnövekedés. A tüzelőanyag az elkezdődött égés hatására elpárolog, egy része az előkamrában elég, míg a fennmaradó a nyomás növekedés hatására igen intenzív áramlással a főégéstérbe kerül, ahol keveredve a levegővel elég. Az előkamrás motoroknál a dugattyútetőt úgy alakítják ki, hogy az minél jobban szétterítse az előkamrából kiáramló közeget.

Az izzítógyertya szerepe

A motor felépítése is más, mert azt kell elviselnie, amitől a benzinmotor csapágyai, dugattyúi és hengerfejtömítései kiolvadnának, illetve szétégnek: az öngyulladásos égést. Ezért aztán a csapágyak más anyagból készülnek, a hengerfejtömítés erősebb, a főtengely anyaga, szerkezete és edzése is a lökésszerű terheléshez van méretezve - bár egy jól beállított dízelmotor nem fejt ki nagy lökést gyulladáskor. Ezt az úgynevezett előtöltés, vagy gyulladási késedelem helyes beállításával lehet elérni. A gyulladási késedelem a tüzelőanyag befecskendezése és az égés kezdete közötti idő. Optimális esetben ez az érték nagyon kicsi, az égés hamar indul meg és fokozatosan zajlik le. Ha a gyulladási késedelem megnő (túl korán fecskendez be az adagoló, illetve a sűrítés a kopás miatt csökken), akkor az égés később indul meg, ám jóval hevesebb, így nagyobb terhelést jelent a forgattyús mechanizmusnak.

A legnagyobb különbség azonban a hengerfejekben mutatkozik: míg a benzinmotoroknál az égéstér kialakítása viszonylag egyszerű, a dízelmotor égéstere bonyolultabb formájú, amely indítás előtt melegíti az égésteret, hogy a befecskendezett gázolaj az izzító gyertyával egyáltalán nem érintkezve meggyulladjon. Általános tévhit, hogy az izzító gyertya minden indulásnál, és minden hőmérsékleten izzít. A legtöbb autóban, ha a hűtőfolyadék hője eléri a 15 Celsius-fokot, akkor nem következik be az izzítás. Bizonyos alkalmazásokban (pl. targoncák, rakodógépek, hajók, vonatok, teherautók) nem alkalmaznak izzító gyertyát. Ez azért lehetséges, mert az égéstér osztatlan, így a tüzelőanyag több része közvetlenül a felforrósodott levegőhöz ér. Ahol nem szerelnek be izzító gyertyát, ott is lehet torok előmelegítő.

Befecskendezési rendszerek típusai

A tüzelőanyagot a szállító szivattyú - általában két, durva és finom-szűrő után jut el az adagoló szivattyúhoz. Az adagolószivattyú után a tüzelőanyag az adagoló vezetéken keresztül jut el a porlasztókhoz. A porlasztók a befecskendező rendszernek legutolsó tagjai, összekötő kapcsok a befecskendező rendszer és a motor között. A hagyományos adagoló szivattyúk általában dugattyús szivattyúk.

Soros adagoló szivattyú

A soros, állandó löketű adagoló szivattyúnál a motor minden egyes hengeréhez külön elemi dugattyús rendszer tartozik. A dugattyúk mozgatásáról egy bütykös tengely gondoskodik. A dugattyúk a mozgás tengelye körül elforgathatók. A dugattyú palástján lévő hornyok és a hengerperselyen lévő furatok segítségével az elforgatással vezérelhető a befecskendezett tüzelőanyag mennyisége. A dugattyúk elforgatása fogasléc segítségével történik, így biztosítható, hogy mindegyik hengerbe egyforma dózis kerüljön. Nyomás tartományuk max. 650 bar, max. 15-20 kW/henger teljesítmény valósítható meg. Ezek a szivattyúk általában fel vannak szerelve segéd rendszerekkel, és különböző szabályzókkal, mint például alapjárati fordulatszám, maximális fordulatszám és fordulatszám illesztés. Külön rendszernek kell gondoskodni a szállítás kezdet állításról, ennek egyik legegyszerűbb megoldása a röpsúlyos tengelykapcsoló a motor és a befecskendező között. A mai kor követelményeit kielégítő károsanyag kibocsátást megvalósító elektromos rendszerekhez illeszkedve a típusnak is vannak elektromos szabályzású változatai, ezeknél elektromágnesek segítségével változtatható mind a dózis, mind az előbefecskendezés.
Elosztórendszerű adagoló szivattyú

Nagy fordulatszámú, kis teljesítményű motorok igényeit már nem tudják kielégíteni a hagyományos soros adagoló szivattyúk. Ebben a kategóriában megfigyelhető az elosztórendszerű adagoló szivattyúk térhódítása, nyomás tartományuk általában max. 700 bar, max. 20 kW/henger teljesítmény valósítható meg. Lényeges eltérés a soros rendszerrel szemben, hogy itt csak egy szivattyú elem hozza létre a befecskendezési nyomást, miközben forgó mozgást is végez. Ezzel határozza meg furatok segítségével, hogy mely hengerbe történjen a befecskendezés. Ezek a rendszerek is fel vannak szerelve segéd rendszerekkel, mint tápszivattyú, valamint különböző szabályzó és vezérlő rendszerekkel, mint például alapjárati fordulatszám, maximális fordulatszám, fordulatszám illesztés, hideg indítás, feltöltési nyomásszabályozás.
Radiál dugattyús elosztórendszerű adagoló szivattyú

Felépítése sok szempontból hasonló a hagyományos elosztó rendszerű adagoló szivattyúhoz, azonban itt nem a dugattyú elem elmozdulása hozza létre a nagy nyomást, hanem a radiális működésű dugattyú elem. Ennek segítségével a maximális befecskendezési nyomása 1100 bar és max. 50 kW/henger teljesítmény valósítható meg. A dózis vezérlő szolenoid szelep segítségével lehetőség van a szállítás kezdet és a dózis pontos vezérlésére. Az adagoló szivattyú csak akkor növeli a nyomást, ha a szolenoid szelep zárva van. Ennek segítségével már lehetőség van egyes rendszereknél a kettős befecskendezésre is.
Adagoló-porlasztó rendszerek

A minél nagyobb nyomás elérése érdekében terjedtek el az adagoló-porlasztó rendszerek elsősorban a CR rendszerek elterjedése előtt. Ezek az adagolóelem és a porlasztó egybeépítésével születettek, minden hengerben egy-egy ilyen elem található, amely dugattyúját többnyire a vezérműtengely működteti. A befecskendezés időpontját és a dózis nagyságát az elektronikusan vezérelt mágnes szelep határozza meg.
Common Rail (CR) rendszerek

A Common Rail (CR) rendszerek elterjedését az elektronikus szabályzások költségeinek csökkenése és az egyre tovább szigorodó környezetvédelmi követelmények okozzák. Ennél rendszernél magasabb az előállítható nyomás (2000 bar), így jobb porlasztás valósítható meg, üzemmód függvényében állítható a szelepnyitás, így a befecskendezési karakterisztika. Az előállított nyomás csak kismértékben függvénye a fordulatszámnak. A rendszer fő elemei a motor által hajtott nagynyomású szivattyú, ami a nagynyomású tüzelőanyagot egy közös gyűjtőcsőbe (Common Rail) juttatja. Innen elektromos szabályzású porlasztók juttatják az égéstérbe. A vezérlőjelének időbeli változásával befolyásolható a befecskendezési törvény.

A Common Rail rendszerek első generációjánál a rail-nyomást a nyomásszabályzó szelep segítségével állítják. A nagynyomású szivattyú a tüzelőanyagigénytől függetlenül a maximális mennyiségű gázolajat szállítja, és a nyomásszabályzó szelep pedig a fölösleges mennyiséget visszavezeti a tüzelőanyag-tartályba. A második generáció a rail nyomást az alacsony nyomású oldalon az adagoló szelep segítségével szabályoz így a nagynyomású szivattyúnak csak annyi gázolajat kell szállítania, amennyire a motornak ténylegesen szüksége van. A túl magas rail nyomás biztosításáról a nyomás korlátozó szelep gondoskodik. A harmadik generációs Common Rail rendszernél az alacsony nyomású oldalon lévő adagoló szelep mellett egy nyomásszabályzó szeleppel egészül ki a rendszer. További előny, hogy hideg üzemmódban teljesen át lehet állni a nagynyomású szabályzásra, így elősegítve a rendszer bemelegedését.

Turbófeltöltő és töltőlevegő-hűtő

A motoroknál a beszívott levegő megegyezik a hengerűrtartalommal, egy állandó, nem változtatható érték, és határt szab a teljesítménynövekedésnek. A turbó viszont többlet levegőt juttat a hengerekbe egy turbina segítségével, amit a kipufogó gáz hajt. Mivel a kipufogó gáz nagyobb terhelésnél és nagyobb fordulatnál jelentősebb, mint alacsonyabb szinten, így a légnyomás is változik. Ennek a szabályzására szükség van, ez lehet lefújó szeleppel, ami a magas nyomású tiszta levegő nyomását szabályozza, de a kipufogógáz nyomása, itt károsan hat a fordulatszámra. Vagy történhet (wastegate) megkerülő szeleppel, ahol a tisztalevegő nyomása maximalizálva van, és ennek elérésekor a kipufogó gáz egy része egy szabályozott résen távozik. Az intercooler (töltőlevegő-hűtő) a turbó üzem melegen, 1000°C is lehet, így a beszívott levegő felforrósodik, megtágul. Ritkább lesz, vagy kevesebb lesz benne az oxigén, így kevésbé hatékony az égés. Ennek a ritka levegőnek a visszahűtésére szolgál a levegő visszahűtő.

Dízelmotor fordulatszám-szabályozás generátoros alkalmazásban

Egy régi dízelmotoros generátor motorja végleg megadta magát. Egy másik, erősebb dízelmotort tettünk a helyére, amin viszont nincs fordulatszám-stabilizáló. Erre kellene megoldás. Gondoltam röpsúlyos fordulatszám-szabályozóra, frekvenciafigyelőre, szervomotorral. A frekvencia alapján kéne szabályozni. A fordulatszám leesik, a szabályzó elkezdi felfelé szabályozni, ami jó 0,5-1mp alatt mutat igazán hatást. A szabályzó meg azt hiszi, hogy kicsi a korrekció, és mégjobban szabályoz, meg mégjobban stb. Aztán végül már úgy felpörög a motor, hogy ihajj. Aztán ugyan így el lesz a szabályzó kör. Ha mechanikus megoldást akarsz, akkor nagyon rossz helyen kopogtatsz.

Szabályozástechnika alapfok: Meg kell határozni az időállandókat és a megfelelő paraméterekkel rendelkező PID szabályozás kell. A harmadik pont a megoldás, motorral kellene vezérelni elektronikusan. Valahol a témák között volt erre egy jónak tűnő megoldás. Egy mágnesszelep, amit egy generátorról kapott az áramot. Annyi eltéréssel, hogy volt benne egy "mechanikus inverter" (jobban behúz a tekercs jobban zár a szelep). Ha jobban pörgött a motor több áramot termelt a generátor, ezáltal zárta a szelepet, ill. fordítva.

tags: #dizelmotor #fordulatszám #karakterisztika