מדוע מנועי דיזל מודרניים לא צריכים קדם חימום לפני התנעה?

[Buki]

במנועי דיזל הישנים (עם הזרקה לתא סחרור) שהיו בייצור עד לפני 10-15 שנים מערכת חימום תאי השריפה על ידי מצתי להט הייתה מערכת הכרחית.

 

בלעדיה לא התאפשר שימוש ברכב.

 

אתה בא בבוקר, פותח סוויץ', נורת סליל דולקת כ 5-7 שניות, מניע את המנוע.

 

אם המערכת לא תקניה - אי אפשר או מאוד קשה להניע. רק אחרי 20 סטרטרים ארוכים עם המום עשן או שהמצבר יגמר לפני.

 

 

במנועי הזרקה ישירה נורת סליל דלקה רק כ 1-2 שניות.

 

במנועי מסילה משותפת מודרניים נורת סליל לא נדלקת אף פעם (או כמעט אף פעם) בטמפרטורות של הארץ.

 

אפשר להניע מיד. יותר מכך, גם כשמערכת קדם חימום לא תקינה המנוע עדיין מניע ללא שום בעיה.

 

 

מדוע זה כך?

 

יש לי מספר תאוריות בנושא, אבל אשמח לשמוע מה אתם חושבים.

 

תודה.

[BEEKER]

למיטב זכרוני, הזרקת דלק לתוך תא סחרור (או תא בעירה מוקדם pre combustion chamber) מאופיינת בהפסדי חום,

וכדי להתגבר עליהם יש צורך בחימום מוקדם של תא הבעירה.

לעומתם, מנועי הזרקה ישירה, שבהם הפסדי חום קטנים יותר (וגם ניתן לשלוט על אופן ההזרקה).

[Igalz]

קראתי פעם באיזה מקום, שהלחץ הגבוה הקיים במערכת הזרקה עם מסילה משותפת מייצר רסס עדין יותר (טיפות קטנות יותר) בתוך הצלינדר,

מה שמקל על הצתת התערובת. יכול להיות שזו גם הסיבה למה מנועי דיזל מודרנים מגיעים עם יחס דחיסה קטן יותר (1:17~) לעומת הדיזלים הישנים (1:21~).

 

חיפוש שערכתי כרגע העלה גם את הנקודה שBEEKER נגע בה.

ככל שתא כלשהו קטן יותר, כך היחס בין נפח לשטח הפנים של הקירות קטן.

תא הבערה המוקדמת במנועים הישנים היה קטן מאוד, כלומר בעל שטח פנים גדול יחסית לנפח.

לכן, בהנעה קרה, הבלוק הקר היה מוריד משמעותית את טמפרטורת הסולר מה שהקשה מאוד על ההנעה.

אגב מסתבר שיש מנועי דיזל ישנים ללא נרות להט כלל, בהם קיים שסתום נוסף שמזריק דלק (סולר) לסעפת היניקה דרך חוט תיל לוהט, כך שלמעשה המנוע יונק להבה.

 

דבר נוסף, במנועים המודרנים, נרות להט יודעים להגיע לטמפרטורה של 1100 מעלות צלסיוס בפחות מ2 שניות, לכן הנורה נדלקת לזמן קצר כלכך.

הבנתי שיש גם רכבים שבהם נרות החימום נדלקים בפתיחת\טריקת דלת הנהג. בדומה לאופי פעולת משאבת הדלק בכמה רכבי בנזין שנתקלתי.

עריכה אחרונה ב-16 לנובמבר, 2015 על ידי igal_zeltser

[Buki]

למה מנועי דיזל מודרנים מגיעים עם יחס דחיסה קטן יותר (1:17~) לעומת הדיזלים הישנים (1:21~).

 

 

אגב מסתבר שיש מנועי דיזל ישנים ללא נרות להט כלל, בהם קיים שסתום נוסף שמזריק דלק (סולר) לסעפת היניקה דרך חוט תיל לוהט, כך שלמעשה המנוע יונק להבה.

 

 

תודה על התשובות.

 

יחס דחיסה נמוך יותר זה בגלל הטורבו.

 

הגדשה+יחס דחיסה גבוה גורם ליחס דחיסה כללי להיות גבוה מידי.

 

לגבי מערכת חימום כמו שתארת - ענתיקה של ממש ולדעתי כבר לא קיימת לפחות 30 שנה.

[Igalz]

 

יחס דחיסה נמוך יותר זה בגלל הטורבו.

 

הגדשה+יחס דחיסה גבוה גורם ליחס דחיסה כללי להיות גבוה מידי.

 

 

להבנתי המגבלה על יחס הדחיסה היא בגלל טמפרטורה.

בהנחה וישנו אינטרקולר מספיק יעיל, כיצד הגדשה גורמת "ליחס דחיסה גבוה מידי"?

[Buki]

מדוע כשמתקינים טורבו על מנוע שהגיע במקור בלי טורבו, שמים אטם ראש עבה יותר כדי להוריד יחס דחיסה?

 

 

למשל, למה לא קיים דיזל עם יחס דחיסה 1:30?

 

 

במנוע מוגדש יש הגדלה וירטאלית של נפח המנוע כלומר עוד לפני תחילת הדחיסה יש לחץ מסויים בצילינדר שהטורבו בנה.

 

כלומר יחס דחיסה כולל בסופו של דבר יהיה גבוה יותר מהיחס הגיאומטרי.

[Igalz]

יחס הדחיסה לא יהיה גבוהה יותר, הלחץ בסוף מהלך הדחיסה כן. או שאני לא מבין את הטרמינולוגיה...

 

אני מניח שלא שמים דיזל עם יחס דחיסה 1:30 כי הטמפרטורה בסוף מהלך הדחיסה תהיה גבוהה מידי.

כנל לגבי מנוע בנזין אטמוספרי שהוסיפו לו טורבו, מורידים יחס דחיסה מכיוון שחום האויר הדחוס, יחד עם החום שנוצר כתוצאה מדחיסה, יגרום לדטונציה.

אינטלקולר יעיל מאפשר להעלות את יחס הדחיסה קרוב מאוד למנוע אטמוספרי (ניתן לראות זאת במנועי הTSI המודרנים).

 

אם יש סיבה אחרת אני אשמח ללמוד.

[Buki]

הכל נכון.

יחס דחיסה גיאומטרי כמובן לא ישתנה אבל אתה דוחס יותר אוייר וכדי להתגבר על הבעיות הנוצרות עקב כך מורידים את היחס הגיאומטרי.

 

דטונציה יכולה להתקיים גם בדיזל.

 

לא ידוע לי על סיבה אחרת.

[Igalz]

ודאי שיכולה להתרחש גם בדיזל.

אני אנסה לחדד את השאלה שלי,

האם דטונציה היא פונקציה של טמפרטורה בלבד?

האם, בהנחה שאויר לאחר דחיסה (טורבו) מגיע באותה טמפרטורה כמו במנוע אטמוספרי, ניתן להשאר עם אותו יחס דחיסה? או שיש עוד פרמטרים למשוואה הזו?

[Eily]

סליחה על ההקפצה הקלה, אבל למיטב הבנתי הצנועה : במנועי מסילה משותפת בלחץ גבוה, נדחס אוויר בלבד וההזרקה נעשית רק בשלב שבו האוויר כבר דחוס כך שלא יתאפשר קדם הצתה. האם אני טועה?

[Buki]

ככה זה עובד בכל מנוע דיזל באשר הוא.

 

כמובן יש קידום הזקה (כמו קידום הצתה בבנזין) שמשתנה בהתאם לסל"ד, עומס על המנוע ועוד פרמטרים.

[Igalz]

שלא יתאפשר קדם הצתה. האם אני טועה?

אני מניח שאתה מתכוון לדטונציה ולא להצתה, והיא יכולה להתרחש עקב החום הרב השורר הצילנדר בזמן ההזרקה.

מה שהרסני בדטונציה זה לא התזמון שלה, אלא כמות אנרגיה שמשתחרר בזמן קצר מאוד ומייצרת גלי הלם במגוון תדרים.

 

אגב, אם כבר השירשור הוקפץ,

אשמח אם יש למשהו תשובה לשאלה ששאלתי בהודעה 9

[Eily]

אכן התכוונתי להצתה (התלקחות) מוקדמת מדי (מה שמתרחש לפעמים במנועי בנזין) עכשיו יותר ברור לאיזה תופעות התכוונתם.

[Buki]

לא יודע את התשובה לשאלה 9 אבל קח שאלה אחרת מהחיים האמיתיים:

 

 

מנוע דיזל מסילה משותפת עם ק"מ גבוה...

 

נוסע מצויין, סוחב מצויין, צריכת דלק מצויינית, צריכת שמן נמוכה מאוד ברמה של 0.5 ליטר ל 10000 ק"מ.

 

בהתנעה בוקר בטמפ' של מתחת ל 3-4 מעלות נדלקת נורת מצתי להט, מניע מצויין ולא פולט עשן.

 

בטמפרטורות של סביבות 10-15 מעלות מניע מצויין אבל פולט די הרבה עשן לבן עם ריח חריף של סולר לא שרוף למשך 30-40 שניות. אחרי זה מפסיק. כמו כן עובד לא חלק ומווברץ בדקה הראשונה.

 

בהתנעת בוקר בטמפרטורה מעל 30 מעלות מניע מצויין וללא עשן, עובד חלק ולא מווברץ.

 

 

החשד העיקרי נופל על מרססים, אבל למה ההתנהגות הזאת?

[Igalz]

אכן התכוונתי להצתה (התלקחות) מוקדמת מדי

שים לב שיש הבדל מהותי בית הצתה (ignition) ושריפה (combustion) לבין דטונציה (detonation) ופיצוץ (explosion).

התלקחות ספונטנית של דלק זו דטונציה, לכן למעשה לא התכוונת להצתה.