למה בעצם מנוע דיזל מגיב יותר לאט ?

[גיא]

אז למה בעצם מנוע דיזל מגיב יותר לאט ?

[נמרוד]

מנועי בנזין ודיזל שניהם פועלים במחזור "4 פעימות". ההבדל העקרוני בינהם הוא יחס הדחיסה, והוא נובע משיטת ההצתה. במנוע דיזל התערובת ניצתת מעצמה, במנוע בנזין ע"י מצת חיצוני. כדי להווצת (זו המילה?) מעצמה, היא צריכה להדחס ללחץ גדול הרבה יותר, ומכאן ההבדל ביחס הדחיסה הנדרש.

יחס הדחיסה במנוע דיזל גדול בערך פי 2 מאשר במנוע בנזין (מספר אופיני לבנזין - 8 עד 10 לאחד, דיזל - 17 לאחד). יחס דחיסה גדול מושג מגיאומטריה של מהלך ארוך. כמו כן, יחס הדחיסה הגדול מוביל ל"פיצוץ", פעימת כוח חזקה יותר, ולכן כל הרכיבים במנוע גדולים, חזקים וכבדים יותר.

השורה התחתונה, כל פעימת כוח במנוע דיזל חזקה יותר.
מצד שני, מנוע בנזין מסתובב מהר יותר (נדרש מהלך קצר הרבה יותר, כל החלקים הנעים קלים יותר).

מכאן הכל נגזר...
יתרונות של דיזל:
נצילות טובה יותר עקב יחס הדחיסה הגבוה. במילים פשוטות, יותר הספק, אנרגיה סיבובית, מכל ק"ג של חומר דלק. את זה מרגישים בתחנת הדלק בלי קשר להפרש המחירים בין סולר לבנזין (שהוא מלאכותי ויעלם ואתם תאכלו חרא עם העגלות שלכם - אבל זה נושא אחר...). לכן עבור מנוע שפועל כל היום (מונית, אוטובוס, רכב מסחרי באופן כללי, אוניות...) מנוע דיזל עדיף כלכלית.
חסרונות של דיזל:
פר ליטר של נפח מנוע, המנוע גדול פיזית וכבד יותר, כי העומסים המכניים גדולים יותר. נדרשת אטימה גבוהה בין החלקים הנעים - יקר יותר לייצור, יקר יותר לשיפוץ.
מהירות סיבוב איטית - למרות שהמומנט והנצילות גבוהים, המנוע פשוט מסתובב לאט יותר...

יתרונות של בנזין:
מסתובב מהר, ולכן יותר הספק, אנרגיה סיבובית, מכל ק"ג של מנוע, ובהפרש גדול. לכן תמצא מנועי בנזין במה שצריך להיות מהיר וקל - מכוניות מירוץ, אופנועים, מטוסים. בנוסף, הטולרנסים הנדרשים רחבים ופשוטים יותר, לכן הייצור והשיפוץ זולים יותר.

בקיצור, יש יתרונות עקרוניים לכל אחד משני הסוגים. על סקלת כל כלי הרכב הגלגליים, יש את דרישות הקצה שבהן יש יתרון ברור למנוע בנזין או דיזל. מצד אחד, רכב לשימוש מסחרי=מנוע פועל כל הזמן, הרכב סוחב משא = משקל המנוע זניח - מסקנה: מנוע דיזל. נקודה.
מצד שני - רכב קל, שנועד לנסיעה מהירה, כמו מכונית מירוץ מכל סוג, אופנוע... עלויות הדלק אינן שיקול חשוב. עלויות המנוע, ועלויות שיפוצו, כן. מסקנה: מנוע בנזין.

רכב נוסעים פרטי, או רכב שטח/פנאי.... הדרישות נמצאות באמצע בין שני הקצוות. אחרת לא היה דיון.

[חנן-ג'יפולוג]

מעניין לציין שלסל"דים שמנועי דיזל מודרניים מגיעים, מנוע הCJ יכול רק לחלום להגיע, ואפילו מנוע הסופה מגיע בקו האדום לאותו קו אדום של סיאט קורדובה דיזל- 5500 סל"ד .
אגב, במנוע הסיאט איביזה 1400 בנזין, הקו האדום נמצא ב5500 סל"ד, בדיוק כמו בסיאט קורדובה דיזל, וזאת למרות שמנוע הקורדובה גדול יותר בנפח (נדמה לי שכ1900 סמ"ק) , וזה קצת סותר את התיאוריות כי גם מדובר בדיזל וגם מדובר במנוע בנפח גדול יותר- שני פרמטרים שעל הנייר היו אמורים לאלץ מנוע שעובד בסל"דים נמוכים יותר.

מה אני בעצם אומר?
שמה שקרה בתחום הדיזלים בעשר שנים האחרונות יוצר סתירה מעשית למה שהיה מקובל לחשוב עליהם לפני 20-30 שנים.
מנוע דיזל מודרני אופייני מקבל דווקא את רוב המומנט בסל"ד גבוה יחסית וחי טוב גם בסל"ד גבוה.

ואני דווקא לא הייתי מהמר על כך שתגובת המנוע של הסמי או הניבה עדיפה על תגובת המנוע של הקינג. להיפך.

אגב, ניתן להגיע ליחסי דחיסה גבוהים גם במנוע עם מהלך קצר ביחס לקוטר, על ידי שימוש בשסתומים עם זווית כהה ביניהם ובוכנה עם ראש קמור. אשמח לקבל נתונים רלוונטים למנועי דיזל מודרניים, אבל בינתיים הייתי מהמר על כך שהרבה מהם באים בתצורה של OVERSQUARE .

[איציק - 4X6ZH]

ובנוסף מהירות התפשטות חזית הלהבה בחלל השריפה של הדיזל הרבה יותר איטית
במילים אחרות הפיצוץ של סולר שונה לחלוטין מפיצוץ של בנזין .
תוסיף לזה שיש מנועי דיזל ( הגדולים יותר ) בעלי מערכת הזרקה לחלל הצתה משני
וממנו עובר הפיצוץ לחלל הראשי ( מעל ראש הבוכנה ) . וותקבל מנוע עצלן .
*******
כל זה היה פעם
כמו שחנן אומר המנועים החדשים ( בעלי מסילה משותפת ) הם מנועי דיזל אבל
בחלק גדול מהרכבים וההתנהגות הם דומים למנועי בנזין ממוחשבים רק שבמקום בנזין יש סולר . ולחץ ההזרקה גבוה יותר .
********
איציק

[גיא]

תודה

[נמרוד]

חנן, בשנים האחרונות אכן יש שינויים גדולים, והבסיס לכל הדיון הזה (השאלה המקורית של גיא) כמו גם התשובה שלי מבוסס על הידע הקיים.

רוב מנועי הדיזל שאנחנו נתקלים בהם, אם זה מנועי לנדרובר כולל TD5, אם זה כל מנועי הטנדרים כולל מגה-מגנום-סופר-ווינר-ואולטרה-איפון הם עדיין עגלות שהשאלה של גיא רלוונטית לגביהם. המנועים החדשים, כמו של הטויוטה לנדקרוזר והמיצובישי קינג הם באמת שיפור אדיר, וחלקם מרגישים כמעט כמו מנוע בנזין - לדוגמא מנוע המרצדס 2700 סמ"ק של הML והגראנד-צ'רוקי. אני לא חושב שהמנועים האלו הם oversquare עדיין, אבל ללא ספק סוד המהירות שלהם הוא כמו שכתבת, היכולת לפתח יחס דחיסה גבוה מאד על ידי הקטנה למינימום של נפח חלל השריפה ולא על ידי מהלך ארוך.

[גיא]

שניה רגע ....

מה שזה אומר ( נימרוד ) בעצם זה בלאי אדיר של המנוע לא ?
גם ככה המכה שנקודות מתות היא אדירה במונחים של המון טונות באפס זמן, אז זה מחריף את המצב ... לא ?? :roll:

[נמרוד]

שניה רגע ....

מה שזה אומר ( נימרוד ) בעצם זה בלאי אדיר של המנוע לא ?
גם ככה המכה שנקודות מתות היא אדירה במונחים של המון טונות באפס זמן, אז זה מחריף את המצב ... לא ?? :roll:

לא הבנתי.

[asafk]

בכל מקרה, העתיד בדיזל.
אם זה עם יוניט אינג'קטורים, ואם מסילה משותפת, במנוע דיזל מודרני כבר אין חלקים נעים מיותרים, ולכן הוא יודע לעלות בסל"ד ונצילותו טובה- מדברים על מנועים עם 35-40% נצילות! זה היה נתון דמיוני לפני כמה שנים. המספרים האלה, יחד עם ניהול ממוחשב מאד מתקדם, נותנים הרבה כוח, גמישות, וגם אין רעש (כי מערכת הניהול תדאג להזרקה בכמה שלבים וכו').
חוץ מזה, מכירים את הסיפור שדיזל מזהם? אז זהו, שכבר לא. עם מערכות הניהול החדשות, והדלק דל הגופרית (העולם עבר מ350PPM גופרית ל10-50PPM בפחות מ10 שנים), שהם מאולצים מהתקנות החדשות- מנוע שיעבוד לפי EURO5 (תקן זיהום מחייב עוד שנתיים)- יזהם בערך כמו מנוע מופעל גז- זה מאוד נקי!

בBMW, מרצדס או אפילו גרנד צ'רוקי דיזל, לנהג אין סיכוי לדעת שהוא נוהג בדיזל, אם לא אמרו לו את זה קודם, או אם הוא יפתח את המכסה מנוע. הוא ירגיש טונות של מומנט, יסע מהר ובשקט, וכשיגיע לתחנת דלק ישים לב שהוא עומד ליד המשאבה הלא נכונה.

אז מה היה לנו? חסכוני, חזק, יעיל, נקי..... בקיצור- העתיד בדיזל!


מנועי דיזל עצלים? זה העבר. אומנם, רוב כלי הרכב שלנו הם עדויות מהעבר, אבל עדיין, זו המציאות.

אסף.

[גיא]

מה שאני מתכוון זה ככה ...

במנוע יש שתי נקודות שבהם הבוכנה למעלה ולמטה שם היא עוצרת לשביב שניה ומתחילה את הדרך חזרה.
שם יש את העומס הכי גדול על הטלטל והמייסבים שלו. נכון ?

עכשיו אם אני מבין נכוןאת מה שחנן אמר ואתה הסברת זה שהמעונים החדשים הם בעלי יחס דחיסה גדול יותר מבעבר ( וגם בעבר דיזל היה ביחס דחיסה לא קטן מההתחלה )

אז אני מבין שהפיצוץ חזק יותר ואז המכה על הטלטל והמיסבים שלו בזמן הנקודות המתות למעלה ולמטה היא חזקה הרבה יותר ...
ואני שואל .. זה לא הורג את המנועים מהר יותר ?

[חנן-ג'יפולוג]

במנוע יש שתי נקודות שבהם הבוכנה למעלה ולמטה שם היא עוצרת לשביב שניה ומתחילה את הדרך חזרה.
שם יש את העומס הכי גדול על הטלטל והמייסבים שלו. נכון ?

דווקא לא. אפילו הפוך. בנקודות האלה, הבוכנה כמעט ולא זזה עם תזוזת הקרנק והתאוצה שלה שווה לאפס.

עכשיו אם אני מבין נכוןאת מה שחנן אמר ואתה הסברת זה שהמעונים החדשים הם בעלי יחס דחיסה גדול יותר מבעבר ( וגם בעבר דיזל היה ביחס דחיסה לא קטן מההתחלה )

לא הבנת, אותי לפחות, נכון. מה שכתבתי שלאותו יחס דחיסה כמו בעבר, שהגיעו אליו, בין השאר, בעזרת מהלך בוכנה גבוה, ניתן היום להגיע, גם בתצורה של מהלך קצר ביחס לקוטר.

אז אני מבין שהפיצוץ חזק יותר ואז המכה על הטלטל והמיסבים שלו בזמן הנקודות המתות למעלה ולמטה היא חזקה הרבה יותר ...
ואני שואל .. זה לא הורג את המנועים מהר יותר ?

דווקא לא. בטכנולוגיות הממוחשבות של היום ניתן, כמו שאסף רמז, להזריק את הדלק בצורה מדורגת וכך להעלות את הלחצים בתא השריפה בצורה מתונה יותר, וכך להקטין את הרעש שאנחנו רגילים לשמוע בדיזלים ישנים שנובע מעלייה מהירה מאוד בלחץ בתא השריפה.

[חנן-ג'יפולוג]

אגב, לא נכון לדבר על "פיצוץ" בתא השריפה. זה מה שקורה בדטונציה ובמקרה כזה באמת נגרם נזק למנוע, אלא על "בעירה" ועלייה הדרגתית בלחץ על הבוכנה.

אם הדלקת הדלק היתה קורית בפיצוץ פתאומי לא היינו צריכים את כל נושא הקידום המשתנה להצתה/הזרקה במנועי בנזין/דיזל.
מכיוון שמדובר בבעירה-תהליך שלוקח זמן בהתאם לכמות הדלק הנשרף, יש צורך לקדם את ההצתה/הזרקה בצורה משתנה כתלות במצב המצערת/סל"ד מנוע.

[איציק - 4X6ZH]

בוקר טוב

הדיון מתפתח והופך מענין . אז להבנת הנושא של הדיזל החדש ( מנועים בעלי מסילה משותפת ) .
אחד הטריקים הגדולים היכולת לשנות את עוצמת לחץ ההזרקה . בניגוד למנוע הישן ששם לחץ ההזרקה קבוע ומי ששולט על לחץ ההזרקה הוא המרסס .
במנועים החדשים הלחץ משתנה ועולה ללחצים גבוהים ביותר כ 2000 AT . הלחץ מיוצר ונשלט על ידי משאבה מיוחדת מבוקרת מחשב .
המרססים הם למעשה סולונואיד מופעל ממחשב הרכב במתח עבודה של כ 80 VOLT
היכולת להעלות סלד ומהר גם בזכות הורדת משקל מחלקי המנוע . או שימוש בטכנולוגיות חדשות המאפשרות משקל חלק נע נמוך ומצד שני יכולת מידית לעמוד בעומס גבוה .
יש עוד כמה חידושים מענינים אבל כל הנושא בפיתוח מהיר .
לגבי זיהום אויר נעשה שימוש בשסתומי EGR חדשים ( EGR דורש חום מנוע גבוה )
חום זה מתקבל מהטורבו והטורבו בעל יכול לשנות זוית להבי הכנפיים .( גם הוא נשלט מחשב )
*********
איציק

[asafk]

בעניין הריסוס המדורג-
במזרק ישן היה קפיץ אחד שקבע את לחץ ההזרקה. במזרקים חדשים יותר, שני קפיצים- וההזרקה מדורגת. במסילה משותפת- שמחה וששון- כל מזרק, בכל ריסוס, מזריק בצורה אחרת, לפי מה שנדרש ממנו בדיוק באותו זמן. המערכת עובדת בחוג סגור, ומאד מהר, על בסיס תקשורת נתונים מהירה על גבי CANBUS (מי שרוצה, יש על זה המון חומר באתרים של בוש וACDELCO). המשמעות היא, לחצי הזרקה אדירים, בזמני הזרקה קצרים, וזה נותן למנוע להסתובב יותר מהר, ועדיין לעבוד מאד חלק (בלי בומבות בתוך המנוע). גם בטכנולוגיה של יוניט אינג'קטורים, ההזרקה מדורגת, במנוע מודרני יש 2-3 דרגות הזרקה, וגם במקרה הזה יש מעט חלקים נעים, לחץ הזרקה גבוה מאד, ולכן זמני הזרקה קצרים אפשריים- ואיתם עליה בסל"ד בלי עליה בכוחות שפועלים במנוע.

אסף.

[גיא]

אתם כולכם מומחים ומקדמים בדיון נורא מהר.

אני תקוע אי שם בהתחלה.

הבוכנה עולה ויורדת ( או זזה מצד לצד בבוקסר - לא חשוב ) כאשר באותו הזמן גל הארכובה מסתובב על צירו. כאשר המיסב נימצא בצד של גל הארכובה נניח והבוכנה עולה כאשר המיסב( אני מתיחס למיסב רק בתור נקודת ייחוס ) מגיע לחלק העליון ביותר של מסעו סביב צירו של גל הארכובה הבוכנה נימצאת במצב עליון ביותר.
ושם היא עוצרת. ומתחילה לרדת

עד כמה שאני יודע מהלך התנועה של הבוכנה בין החלק העליון שבוא היא עכשיו ועד לחלק התחתון שם היא תהיה עוד רגע הוא מהיר מאוד
חלקיק של שניה.

המסע הזה של 10 ס"מ או משהו כזה קורה מאות ואלפי פעמים בשניה. נכון ?

כאשר יש צורך לבצע את החלפת הכיוון באפס זמן אז יש לחצים עצומים על המיסבים ועל הטלטל עצמו ....

לא ?

אני מחמיץ את הכל ? או שהבנתי משהו ???

[חנן א.]

חפרתי קצת בתאים האפורים והסתבר לי שטעיתי בתגובה הראשונה שלי.
פונקצית מיקום הבוכנה היא קוסינוס של זווית גל הארכובה.
פונקציית מהירות הבוכנה היא מינוס סינוס של זווית גל הארכובה (נגזרת של הפונ' הראשונה).
פונקציית תאוצת הבוכנה היא מינוס קוסינוס של זווית גל הארכובה (נגזרת של הפונ' השנייה).
כמו שכתבת, התאוצה המקסימלית היא בנקודות המתות, העליונה והתחתונה.

[חנן א.]

הבהרה, אם תביט בפונקציית הקוסינוס תגלה שאין כאן מצב שרגע לפני נקודה מתה, התאוצה היא אפסית ורק בנקודה עצמה, פתאום, התאוצה אינסופית ורגע אחרי זה היא שוב אפסית.
מדובר בשינוי מאוד מדורג של התאוצה. כלומר הבוכנה באמת בתאוצה המקסימלית שלה בנקודות המתות אבל זה לא שיש שם שינוי פתאומי בתאוצה. התאוצה נמצאת קרוב לפיק שלה בכל איזור הנקודה המתה.

[גיא]

מצטער חנן אבל אין טעם לבזבז עלי הסברים מטמטיים כי אני לא מבין בזה כלום.... :cry:

אני מבין "פיזיקה שימושית" ....

בכל מקרה, מה שאני מבין זה שבעצם הלחץ על הבוכנה הוא משהו הדרגתי ומתגבר עם הזמן.
כלומר תוך כדי שהסולר ניצת ומתחיל להתפשט הבוכנה גם כבר מתחילה לרדת ובעצם יש כבר יותר מקום בתוך הצילינדר......

ואם הלחץ הוא הדרגתי אז המכה היא בעצם לא מכה ....

אז מה ? רק כיבוי המנוע כואב לברזלים ? ... :roll:

[חנן א.]

למה כיבוי המנוע?
אם כבר, אז הדלקה, כי עדיין אין לחץ שמן, אבל כיבוי?

בכל מקרה, מה בדיוק הכיוון שאתה חותר אליו?

יש עומסים שונים על חלקי המנוע, זה ברור. אם במנוע מודרני יש מומנטים מוגדלים בגלל יעילות מוגברת או לחץ טורבו שונה, אז היצרן כבר חיזק את מה שדורש חיזוק. אם אתה מנסה למצוא טרייד אוף של חוסר אמינות בגלל הספקים מוגדלים במנועים המודרניים, אני בספק אם תמצא אותו בשרשור הזה.

אגב, אחת הסיבות (לא הסיבה היחידה) לכך שכשרוצים להגדיל הספק במנוע, בין השאר על ידי הזזת נקודת שיא המומנט על פני עקומת הסל"ד כלפי מעלה, משנים את יחס המהלך/קוטר של הבוכנה לכיוון שבו המהלך קצר יותר ביחס לקוטר, זה בשביל לגרום למהירויות בוכנה נמוכות יותר, עומסים מופחתים על רכיבי המנוע ואפשרות לעבוד בסל"דים גבוהים יותר בלי לגרום לעומס יתר. במנועים כגון מנועים של אופנועי ספורט שבהם הקו האדום מגיע ל14 ו15 אלף סל"ד תמצא מהלך סופר קצר ביחס לקוטר.
אם תסתכל על נתוני המנועים של הסופה תאבת הסל"ד מול הCJ עתיר המומנט בסל"ד נמוך, תראה בצורה די טובה את מה שאני מדבר עליו. מהלך הבוכנה של מנוע הסופה קצר בהרבה ביחס לזה של הCJ ולכן הקו האדום בסופה נמצא ב5500 סל"ד, בעוד הCJ מתקשה לעבור את ה3500 סל"ד.

[גיא]

אני מבין.

מבחינתי הנושא מוצא, הבנתי את מה שלא ההבנתי ...

תודה.