ディーゼル モーターは、空気を吸い込み、それを非常に高い比率 (通常は 14:1と23:1 ）そしてその高温の圧縮空気に燃料を直接噴射し、点火プラグなしで自然に点火します。圧縮着火として知られるこのプロセスは、ディーゼル モーターとガソリン エンジンを区別する決定的な特徴であり、高回転性能よりもトルクと燃料効率が重要視されるトラック、発電機、船舶、建設重機でディーゼル発電プラントが好まれる理由はこのためです。
すべてのディーゼルモーターの背後にある 4 ストローク
サイズに関係なく、すべてのディーゼル モーターは、燃料の化学エネルギーをクランクシャフトの機械的回転に変換する同じ 4 ストローク シーケンスに従います。
吸気ストローク
吸気バルブが開いている間、ピストンがシリンダー内で下降し、この段階では燃料は混合せずに新鮮な空気のみを吸い込みます。これは、燃料と空気が通常チャンバーに入る前に混合されるガソリン エンジンとは異なります。
圧縮ストローク
吸気バルブが閉じ、ピストンが上向きに移動し、空気をはるかに小さな体積に絞ります。ディーゼルの圧縮比は非常に高いため、シリンダー内の空気温度が上記を超える可能性があります。 摂氏700度 これは、外部火花なしでディーゼル燃料に点火するのに十分な高温です。
パワーストローク
圧縮行程の上部付近で、燃料インジェクターがディーゼルの細かいミストを過熱空気に直接噴射します。燃料はほぼ即座に点火し、その結果生じる膨張によってピストンが押し戻され、最終的にホイールまたはドライブシャフトに達する回転力が発生します。
排気ストローク
ピストンが再び上昇し、排気バルブが開き、使用済みの燃焼ガスが排気マニホールドを通じてシリンダーから押し出され、その後、サイクルが新たな吸気行程で再開されます。
燃料噴射タイミングが性能を決める理由
燃料噴射システムはおそらく最も重要なシステムです。 自動車部品 ディーゼル モーターでは、噴射のタイミングと圧力が出力、騒音、排出ガスを直接制御するためです。
最新のディーゼル モーターはコモンレール噴射システムを使用しており、燃料は非常に高圧に保持されます。 1,500 バールと 2,500 バール 、個々の電子制御インジェクターに分配される前に、共有レール内に配置されます。この設定により、エンジン コントロール ユニットは、1 回の大きなバーストではなく、サイクルごとに複数の小さな噴射パルスを噴射できるようになり、燃焼が滑らかになり、ディーゼル特有のノックが軽減されます。
| インジェクションシステム | 通常の圧力 | 共通使用 |
|---|---|---|
| コモンレール | 1,500～2,500バール | 乗用トラック、SUV |
| ユニットインジェクター | 最大2,000バール | 大型高速道路トラック |
| ディストリビュータポンプ | 300～1,000バール | 古いディーゼルモーター、農業機械 |
ターボチャージャーと燃焼の空気側
ディーゼル モーターは受け取った空気と同じ効率でしか燃焼しません。そのため、ほとんどすべての現代のディーゼルはシリンダーに余分な空気を送り込むためにターボチャージャーに依存しています。ターボチャージャーは、廃棄される排気ガスのエネルギーを利用して回転し、その回転するコンプレッサーホイールにより各吸気行程により多くの酸素が詰め込まれます。
- より多くの空気により、サイクルごとにより多くの燃料が燃焼できるようになり、エンジンブロックを拡大することなく出力が向上します。
- 圧縮空気を冷却するためにインタークーラーがターボとインテークマニホールドの間に設置されることがよくあります。これは、密度の高い冷気は同じ体積の熱気よりも多くの酸素分子を詰め込むためです。
- 可変ジオメトリのターボチャージャーはベーン角度を調整して、幅広いエンジン速度にわたってブーストを供給し、ディーゼル モーターが低 RPM から強力に引き出せるようにします。
これが、ディーゼル モーターが低いエンジン速度で高トルクを生成し、多くの場合、それよりはるかに低い速度でピークに達する理由の 1 つです。 2,000RPM そのため、牽引や運搬作業に適しています。
圧縮着火を可能にする自動車部品
いくつかの自動車部品が連携してディーゼル モーター内部の圧縮着火プロセスを維持し、それぞれが異なる機械的役割を果たします。
- エンジンが冷えているときは冷気だけでは発火温度に達しない可能性があるため、グロープラグは冷間始動時に燃焼室を温めます。
- 燃料インジェクターはディーゼルを細かいスプレー パターンに霧化し、圧縮空気と均一に混合します。
- クランクシャフトとコネクティングロッドは、ピストンの上下運動を回転出力に変換します。
- 排気ガス再循環バルブは、排気ガスの一部を再び吸気口に戻し、燃焼温度を下げ、窒素酸化物の生成を減らします。
- ディーゼル微粒子フィルターは、ガスがテールパイプから出る前に、排気流からすす粒子を捕捉します。
ディーゼルモーターがガソリンエンジンよりも効率的に動作する理由
ディーゼル モーターの熱効率の利点は、その高い圧縮比から直接得られます。米国エネルギー省が公開した工学データによると、ディーゼルエンジンはおよその変換能力を持っています。 30 ～ 35 パーセント 一般的なガソリン エンジンの約 20 ～ 25 パーセントと比較して、燃料エネルギーを使用可能な仕事に変換できます。これは、圧縮率が高いほどピストンに対する燃焼ガスのより完全な膨張が可能になるためです。
また、ディーゼル燃料はガソリンよりもガロンあたりのエネルギーを多く運ぶため、燃費がさらに向上します。より高い圧縮効率とより高密度の燃料エネルギーの組み合わせにより、長距離トラック、船舶用エンジン、定置式発電機がほぼ例外なくガソリンではなくディーゼル動力に依存する理由が説明されています。
オーナーが注意すべき一般的な摩耗ポイント
ディーゼル モーターのスムーズな動作を維持できるかどうかは、最も大きなストレスを受ける少数の自動車部品を長期間にわたって監視することにかかっています。
燃料フィルター
ディーゼル燃料インジェクターは非常に厳しい公差で動作するため、燃料内の少量の破片や水でもインジェクターの摩耗を引き起こす可能性があります。燃料フィルターは、噴射システムを保護するために、取扱説明書に記載されている間隔で交換する必要があります。
ターボチャージャーシール
ターボチャージャーは超過速度で回転するため、 100,000RPM 、内部のベアリングとシールはオイルの品質に敏感です。メーカーが指定したグレードのオイルを使用すると、ターボが他のディーゼル モーターと同じくらい長持ちします。
グロープラグの状態
グロープラグが磨耗すると、燃焼室が補助なしではすぐに発火温度に達しないため、特に低温ではコールドスタートが著しく困難になる可能性があります。
