Κινητήρας ντίζελ και βενζίνης

Στο Ηνωμένο Βασίλειο και την Αυστραλία, ένας βενζινοκινητήρας (γνωστός και ως βενζινοκινητήρας στις Ηνωμένες Πολιτείες) είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης με ανάφλεξη με σπινθήρα που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με βενζίνη (βενζίνη) και άλλα πτητικά καύσιμα, όπως καύσιμο αεριωθουμένων. Προτού χρησιμοποιηθεί η συμπίεση στους περισσότερους βενζινοκινητήρες, το καύσιμο και ο αέρας συνήθως προαναμιγνύονται για να εξασφαλιστεί η σωστή καύση (αν και ορισμένοι σύγχρονοι βενζινοκινητήρες χρησιμοποιούν τώρα άμεσο ψεκασμό βενζίνης με κύλινδρο). Η προανάμιξη γινόταν προηγουμένως με τη χρήση καρμπυρατέρ, αλλά επί του παρόντος επιτυγχάνεται με τη χρήση ηλεκτρονικά ελεγχόμενης έγχυσης καυσίμου, με εξαίρεση τους μικρούς κινητήρες, όπου το κόστος και η πολυπλοκότητα του ηλεκτρονικού ελέγχου δεν δικαιολογούν την αυξημένη απόδοση του κινητήρα. Η διαδικασία διαφέρει από αυτή ενός κινητήρα ντίζελ (γνωστός και ως παλινδρομικός κινητήρας) στο ότι χρησιμοποιεί μπουζί για την έναρξη της διαδικασίας καύσης αντί για έμβολο για την ανάμειξη του καυσίμου και του αέρα μαζί. Είναι ακριβώς ο αέρας που συμπιέζεται (και επομένως θερμαίνεται) σε έναν κινητήρα ντίζελ και το καύσιμο εγχέεται σε εξαιρετικά ζεστό αέρα στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, όταν αυτοαναφλέγεται. Οι κινητήρες που λειτουργούν με υγραέριο μπορούν εναλλακτικά να ταξινομηθούν ως κινητήρες βενζίνης.

Diesel and Petrol Engine:Μια επισκόπηση

Ο κινητήρας ντίζελ, που πήρε το όνομά του από τον Rudolf Diesel, είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης στον οποίο η ανάφλεξη του καυσίμου προκαλείται από την αυξημένη θερμοκρασία του αέρα στον κύλινδρο ως αποτέλεσμα μηχανικής συμπίεσης. Ως αποτέλεσμα, ο κινητήρας ντίζελ αναφέρεται ως κινητήρας ανάφλεξης με συμπίεση. Ο κινητήρας ντίζελ είναι ένας από τους διάφορους τύπους κινητήρων εσωτερικής καύσης (κινητήρας CI). Οι κινητήρες που χρησιμοποιούν ανάφλεξη με μπουζί του μείγματος αέρα-καυσίμου, όπως ένας βενζινοκινητήρας (βενζινοκινητήρας) ή ένας κινητήρας αερίου, από την άλλη πλευρά, ταξινομούνται ως κινητήρες εσωτερικής καύσης (που χρησιμοποιούν αέριο καύσιμο όπως φυσικό αέριο ή υγροποιημένο πετρέλαιο αέριο). Οι κινητήρες ντίζελ λειτουργούν συμπιέζοντας είτε αέρα είτε μόνο αέρα με υπολειμματικά αέρια καύσης από την εξάτμιση (γνωστή ως ανακύκλωση καυσαερίων (EGR)) σε μικρό όγκο χώρου. Κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής, ο αέρας αναρροφάται στον θάλαμο και κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης, ο αέρας εξαναγκάζεται έξω από το θάλαμο. Όταν συμβαίνει αυτό, αυξάνει τη θερμοκρασία του αέρα μέσα στο θάλαμο καύσης σε τόσο ακραίο βαθμό ώστε το ψεκασμένο καύσιμο ντίζελ που αντλείται στον θάλαμο καύσης αναφλέγεται. Ένα ετερογενές μίγμα αέρα-καυσίμου δημιουργείται όταν το καύσιμο εισάγεται στον αέρα αμέσως πριν από την καύση και η διασπορά του καυσίμου είναι άνιση. αυτό αναφέρεται ως ένα ετερογενές μείγμα αέρα-καυσίμου. Η ποσότητα της ροπής που παράγεται από έναν κινητήρα ντίζελ ρυθμίζεται με τη ρύθμιση της αναλογίας αέρα-καυσίμου (AFR). αντί να περιορίζει τον αέρα εισαγωγής, ο κινητήρας ντίζελ βασίζεται στην αλλαγή της ποσότητας του καυσίμου που ψεκάζεται και η αναλογία αέρα-καυσίμου είναι συχνά υψηλή σε αυτήν την εφαρμογή.

Η εξέλιξη του κινητήρα ντίζελ

Ο Ρούντολφ Ντίζελ, φοιτητής στο «Πολυτεχνείο» του Μονάχου εκείνη την εποχή, παρακολούθησε μια διάλεξη που δόθηκε από τον Καρλ φον Λίνεντ την άνοιξη του 1878. Ο Λινέντ υποστήριξε ότι οι ατμομηχανές είναι ικανές να μετατρέψουν μόνο το 6-10 τοις εκατό της θερμικής ενέργειας σε εργασία , ενώ ο κύκλος Carnot, με τη χρήση της ισοθερμικής αλλαγής της κατάστασης, επιτρέπει τη μετατροπή ουσιαστικά μεγαλύτερης θερμικής ενέργειας σε εργασία από ότι οι ατμομηχανές. Ήταν αυτό που, σύμφωνα με τον Diesel, πυροδότησε την ιδέα της ανάπτυξης ενός εξαιρετικά αποδοτικού κινητήρα που θα μπορούσε να λειτουργεί στον κύκλο Carnot. Ως μέρος του πειράματος, ο Diesel υποβλήθηκε σε ένα πειραματικό έμβολο πυρκαγιάς, έναν παραδοσιακό πυροσβέστη που βασιζόταν στις αρχές ταχείας αδιαβατικής συμπίεσης που είχε αποκτήσει η Lined από τη Νοτιοανατολική Ασία. Το δοκίμιο Theory and Construction of a Rational Heat Motor, γραμμένο από τον Diesel μετά από αρκετά χρόνια έρευνας και ανάπτυξης, δημοσιεύτηκε το 1893 ως αποτέλεσμα των προσπαθειών του. Παρόλο που το δοκίμιο του Diesel επικρίθηκε έντονα, λίγοι άνθρωποι παρατήρησαν το λάθος στη συλλογιστική του:ο λογικός θερμικός κινητήρας του υποτίθεται ότι λειτουργούσε σε σταθερό κύκλο θερμοκρασίας (με ισοθερμική συμπίεση), που θα απαιτούσε πολύ υψηλότερο επίπεδο συμπίεσης από αυτό που απαιτείται για τη συμπίεση ανάφλεξη. Βασικά, ο στόχος πίσω από την εφεύρεση του Diesel ήταν να συμπιέσει τον αέρα τόσο σφιχτά ώστε να φτάσει σε θερμοκρασίες υψηλότερες από αυτές της καύσης. Ένας τέτοιος κινητήρας, από την άλλη πλευρά, δεν θα μπορούσε ποτέ να ολοκληρώσει κάποιο χρήσιμο έργο.

Η εξέλιξη του βενζινοκινητήρα

Παρόλο που οι Étienne Lenoir, Siegfried Marcus, Julius Hock και George Braydon είχαν κάνει παλαιότερες προσπάθειες, ήταν ο Nicolaus August Otto που δημιούργησε τον πρώτο πρακτικό βενζινοκινητήρα στον κόσμο το 1876 στη Γερμανία.

Συμπέρασμα

Ο όρος «βενζινοκινητήρας» αναφέρεται σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με βενζίνη ως καύσιμο. Λειτουργεί με βάση την αρχή του κύκλου Otto. Σε έναν βενζινοκινητήρα, ένα καρμπυρατέρ χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός μείγματος αέρα-βενζίνης που θα εισαχθεί στον κύλινδρο μέσω της βαλβίδας εισαγωγής. Η βενζίνη έχει χαμηλό σημείο ανάφλεξης (43 βαθμούς Κελσίου (45 βαθμούς Φαρενάιτ)) και ως αποτέλεσμα, μπορεί να αναφλεγεί σε χαμηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα χαμηλό λόγο συμπίεσης. Όταν συγκρίνετε την ισχύ που παράγεται από έναν βενζινοκινητήρα και έναν κινητήρα ντίζελ, ο πρώτος είναι λιγότερο ισχυρός.

Ο κινητήρας ντίζελ είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με καύσιμο ντίζελ και παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Βασίζεται στον κύκλο Diesel όσον αφορά τη λειτουργία. Έχουμε ένα μπεκ ψεκασμού καυσίμου σε αυτόν τον κινητήρα, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την έγχυση ντίζελ στον κύλινδρο. Στους κινητήρες ντίζελ, ο συνδυασμός αέρα-καυσίμου δεν σχηματίζεται εκ των προτέρων. Αντίθετα, ο αέρας και το καύσιμο εισάγονται στον κύλινδρο ξεχωριστά.

Έχει υψηλή αναλογία συμπίεσης επειδή το σημείο ανάφλεξης του κινητήρα ντίζελ (>52 °C (126 °F)) είναι τόσο υψηλό και επειδή το σημείο ανάφλεξης είναι τόσο υψηλό. Δεν υπάρχει χρήση μπουζί σε αυτή τη διαδικασία για την καύση του ντίζελ. Η θερμότητα από τον αέρα χρησιμοποιείται για την ανάφλεξη του ντίζελ που ψεκάζεται σε μορφή ομίχλης από το μπεκ ψεκασμού καυσίμου και αναφλέγεται από τη φλόγα. Σε σύγκριση με έναν βενζινοκινητήρα, η ποσότητα ισχύος που παράγεται από έναν κινητήρα ντίζελ είναι σημαντικά μεγαλύτερη.