ทำไมเสียงดีเซลถึงเป็นแบบนั้น?

รถของฉันอยู่ในร้านเพื่อซ่อมแซมและพวกเขาก็ให้เงินกู้แก่ฉัน มันคือ Chevy Cruze Diesel ภรรยาของฉันนั่งบนถนนรถแล่นพูดว่า "มันฟังดูเหมือนรถบรรทุก" มันทำ แล้วมันเกี่ยวกับเครื่องยนต์ดีเซลหรือดีเซลที่ทำให้พวกมันแตกต่างจากน้ำมันเบนซินอย่างไร

ดังที่ระบุไว้แล้วแหล่งกำเนิดประกายไฟระหว่างเครื่องยนต์เบนซิน / แก๊สและเครื่องยนต์ดีเซลนั้นแตกต่างกันและนี่คือเหตุผลหลักสำหรับความแตกต่างของเสียง ฉันจะพยายามอธิบายความแตกต่างเหล่านั้นเพื่อคุณคุณจะเข้าใจว่าทำไมเสียงจึงมีอยู่ด้วยกันมากกว่าหนึ่ง

หมายเหตุ 1:มีคำติเตียนกลาวร้ายอยู่ที่นี่ แต่อดทนกับฉันขณะที่ฉันพยายามตอบคำถามเพราะฉันเชื่อว่า OP กำลังร้องขอ ฉันจำเป็นต้องอธิบายความแตกต่างเพื่อให้เข้าใจว่าทำไมเครื่องยนต์ดีเซลถึงฟังดูเหมือน

เชื้อเพลิง: Diesel v. Gasoline (Petrol) -

ดีเซลมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำมันเบนซิน มันมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำมันเบนซินที่ไม่ใช่เอทานอลประมาณ 12% (ด้วยน้ำมันเบนซินที่ใช้เอทานอลจะมีความหนาแน่นสูงขึ้นอยู่กับส่วนผสม) ดีเซลให้ความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรที่ 35.86 MJ / L (128,700 BTU / US gal) v. 32.18 MJ / L (115,500 BTU / US gal) สำหรับน้ำมันเบนซินเพิ่มขึ้น 11% ซึ่งควรพิจารณาเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงโดย ปริมาณ

ความแตกต่างทางกลไกเครื่องยนต์: ดีเซลโวลต์เบนซิน - ความแตกต่างที่สำคัญสามประการ

ความแตกต่างแรก - การบีบอัด

เชื้อเพลิงไม่ว่าจะเป็นน้ำมันเบนซินหรือดีเซลสามารถเผาไหม้ได้โดยมีหรือไม่มีความช่วยเหลือของลมอัด แต่ยิ่งมีการอัดอากาศมากเท่าใดประสิทธิภาพการเผาไหม้เชื้อเพลิงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ให้เข้าใจว่าเมื่อมีคนอ้างถึงการบีบอัดในเครื่องยนต์พวกเขากำลังพูดถึงอัตราส่วนที่อากาศ (หรือส่วนผสมของอากาศ / เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์แก๊ส) ถูกบีบก่อนที่จะเกิดการจุดระเบิด ในเครื่องยนต์เบนซินกฎข้อหนึ่งคือเครื่องยนต์จะเห็นประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 3% สำหรับแต่ละจุดของการบีบอัดที่แนะนำ (ส่วนประกอบเครื่องยนต์อื่น ๆ ทั้งหมดยังคงเหมือนเดิม) ฉันจะสมมติว่านี่อาจเป็นเรื่องจริงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลเช่นกัน แบบคงที่อัตราการบีบอัดของเครื่องยนต์เบนซินทั่วไปวิ่งประมาณ 8.0: 1 ถึงประมาณ 11.5: 1 (ด้วยเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูงที่มีมากกว่า 14.0: 1 - แก้ไข:มันได้รับความสนใจของฉันว่าเครื่องยนต์ Mazda Skyactiv-G มาพร้อมกับ 14: 1 CR นอกสหรัฐอเมริกาและ 13: 1 CR ในสหรัฐอเมริกามาสด้าใช้เทคโนโลยีอื่นเพื่อช่วยลดการกระแทก แต่ CR สูงนี้ไม่ใช่บรรทัดฐานสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบน้ำมันเบนซิน) เครื่องยนต์ดีเซลยานยนต์จะทำงานประมาณ 14.0: 1 จนถึง 18.0: 1 เวที

หมายเหตุ 2:ฉันแยกความแตกต่างระหว่างอัตราส่วนการบีบอัดแบบคงที่และแบบไดนามิกที่นี่เนื่องจากมีความแตกต่างอย่างมากในจำนวนและวิธีการคำนวณ ฉันจะไม่ไปสู่ความแตกต่างเพียงแค่รู้ว่ามีความแตกต่าง

หมายเหตุ 3:ฉันแตกต่างระหว่างยานยนต์และไม่ใช่ยานยนต์เครื่องยนต์ดีเซลเพราะในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลทุกพื้นทำงานเดียวกันมีความแตกต่างกันมากระหว่างเครื่องยนต์ทางทะเลดีเซลยานยนต์และขนาดใหญ่

ความแตกต่างที่สอง - การจัดส่งเชื้อเพลิง

มันเคยเป็นวิธีการจัดส่งเชื้อเพลิงหลักสำหรับเครื่องยนต์เบนซินเป็นคาร์บูเรเตอร์ นี่เป็นจริงจนถึงกลางถึงปลายยุค 80 ที่ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายเริ่มตระหนักถึงประโยชน์ของการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง การฉีดเชื้อเพลิงชนิดนี้คือการฉีดเชื้อเพลิงทางอ้อมหมายถึงหัวฉีดซึ่งเมตรเชื้อเพลิงที่จะเข้าไปในเครื่องยนต์ตั้งอยู่ด้านนอกของห้องเผาไหม้และภายในทางเข้าของอากาศ มันขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของอากาศผ่านทางเข้าไอดีเพื่อช่วยให้เป็นละอองน้ำมันเชื้อเพลิงและเข้าไปในกระบอกสูบ เมื่อไม่นานมานี้ (ประมาณปี 2010) ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มใช้การฉีดโดยตรงซึ่งส่งเชื้อเพลิงโดยตรงไปยังห้องเผาไหม้

เครื่องยนต์ดีเซลยังใช้การฉีดโดยตรง พวกเขาใช้วิธีนี้ตั้งแต่ปี 1891 เมื่อเฮอร์เบิร์ตอัครอยด์สจ๊วตคิดค้นเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวแรกที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแรงดันสูง

ความแตกต่างที่สาม - แหล่งกำเนิดการจุดระเบิด

เครื่องยนต์ดีเซลใช้ความร้อนเพื่อจุดประกายเชื้อเพลิงในขณะที่น้ำมันเบนซินใช้ไฟฟ้า (ใช่ประกายไฟร้อน แต่หวังว่าคุณจะเห็นความแตกต่าง) แก๊สที่ใช้ไฟฟ้าเพื่อสร้างการเผาไหม้ค่อนข้างง่ายที่จะเข้าใจ หัวเทียนจะพุ่งชนอากาศและเชื้อเพลิงก็จะบูม ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงจะต้องถูกต้องเพื่อที่จะทำมันและประกายไฟจะต้องมาถึงจุดที่ถูกต้อง (เวลา) ประกายไฟใช้งานได้ดีสำหรับเครื่องยนต์เบนซินเพราะเชื้อเพลิงจะทำให้เป็นละอองและระเหยภายในอากาศซึ่งทำให้ง่ายต่อการเผาไหม้ แหล่งกำเนิดประกายไฟขนาดเล็กซึ่งเป็นประกายเกินพอที่จะเริ่มการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงและอนุญาตให้เผาต่อไปจนกว่าส่วนผสมจะหมดอย่างสมบูรณ์

เนื่องจากดีเซลมีน้ำหนักมากกว่าน้ำมันเบนซินมาก (ถือว่าเป็นเทคนิคเช่นเดียวกับน้ำมันก๊าดและน้ำมันให้ความร้อน) จึงไม่ระเหยในอากาศได้ดีนัก เพื่อให้มันเผาไหม้อย่างรวดเร็วเพียงพอจะต้องมีแหล่งกำเนิดประกายไฟของความร้อนที่เพียงพอ ในการทำให้ความร้อนนี้สำเร็จลูกสูบจะอัดอากาศภายในกระบอกสูบจนถึงระดับดังกล่าวทำให้ความร้อนสูงถึง 1,000degF ให้ฉันอ้างอิงบทความ Wiki เกี่ยวกับเครื่องยนต์ดีเซลให้เสร็จ :

ที่ด้านบนของจังหวะการอัดเชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในอากาศอัดในห้องเผาไหม้โดยตรง นี่อาจเป็นโมฆะ (โดยทั่วไปคือ toroidal) ที่ด้านบนของลูกสูบหรือห้องก่อนขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องยนต์ หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงช่วยให้มั่นใจว่าเชื้อเพลิงจะถูกแบ่งย่อยเป็นหยดเล็ก ๆ และกระจายเชื้อเพลิงอย่างเท่าเทียมกัน ความร้อนของอากาศอัดจะระเหยเชื้อเพลิงจากพื้นผิวของหยดน้ำ จากนั้นไอจะถูกจุดประกายจากความร้อนจากอากาศอัดในห้องเผาไหม้ละอองจะยังคงระเหยออกจากพื้นผิวและเผาไหม้ให้มีขนาดเล็กลงจนกระทั่งเชื้อเพลิงทั้งหมดในหยดถูกเผาไหม้ การเริ่มต้นการกลายเป็นไอทำให้ระยะเวลาล่าช้าในระหว่างการจุดระเบิดและดีเซลลักษณะเคาะเสียงไอถึงอุณหภูมิการเผาไหม้และทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันในความดันเหนือลูกสูบ การขยายตัวอย่างรวดเร็วของก๊าซที่เผาไหม้แล้วขับลูกสูบลงมาส่งกำลังไปที่เพลาข้อเหวี่ยง

หมายเหตุ 4:ฉันต้องการชี้ให้เห็นเครื่องยนต์ดีเซลรถบรรทุกรุ่นใหม่ (และฉันคิดว่ารถยนต์เป็นอย่างดี) ได้เริ่มใช้ระบบหัวฉีดซึ่งแทนที่จะฉีดดีเซลทั้งหมดในครั้งเดียวให้ปั๊มดีเซลขนาดเล็กจำนวนมากเข้าไปในเครื่องยนต์ซึ่ง quiets "เสียงดีเซล" ที่คุณได้ยินจากพวกเขาเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังให้การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงที่ดีขึ้นเช่นกัน

หมายเหตุ 5:โดยปกติแล้วเครื่องยนต์ดีเซลจะประหยัดน้ำมันได้ดีกว่าเครื่องยนต์เบนซินเนื่องจากส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่ดีกว่า

หมายเหตุ 6:ถ้าคุณได้อ่านมาไกลขนาดนี้คุณต้องบ้าอย่างแท้จริง

ปัจจัยที่ใหญ่ที่สุดที่ทำให้เกิดเสียงดีเซลในแบบที่มันเป็นคือวิธีการที่ดีเซลถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบก่อน / ระหว่างการบีบอัดและความจริงที่ว่าอัตราส่วนการบีบอัดของพวกเขานั้นสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซิน / เบนซินมาก นี่เป็นวิธีที่วงเวียนของการบอกว่าการจุดระเบิดของการบีบอัดทำให้เกิดลักษณะเสียง ปัจจัยรอง ได้แก่ การออกแบบเครื่องยนต์รูปร่างท่อร่วมไอดีและไอเสีย

UPDATE: ฉันขอโทษ แต่ไม่มีอะไรจะพูดมากไปกว่านี้อีกแล้ว เสียงที่เกิดจากการเผาไหม้คือดีเซลที่ติดไฟภายใต้ความดันสูงและความเร็วสูง (ลูกสูบ) และเสียงคำรามดังเกิดจากความเร็วของก๊าซไอเสียและรูปร่างของท่อร่วมไอเสีย

ส่วนประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นบันทึกไอเสียคืออากาศเชื้อเพลิงอัตราส่วนการอัดระยะเวลาวาล์วไอเสียไอเสียเทอร์โบชาร์จเจอร์และการกำจัด

เครื่องยนต์ใน Cruze Diesel มีอัตราการบีบอัดประมาณ 16: 1

เชื้อเพลิงมีความสำคัญเนื่องจากน้ำมันดีเซลกับน้ำมันถูกเผาไหม้แตกต่างกัน

การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้คือสิ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไอเสีย คุณอาจกำลังมองหาคำตอบที่ซับซ้อนกว่า "มันฟังดูแตกต่างเพราะมันแตกต่างกัน" แต่จริงๆแล้วมันไม่ใช่คำตอบเดียว

เครื่องยนต์ดีเซลมีจังหวะยาวกว่าเครื่องยนต์เบนซินทั่วไป ซึ่งหมายความว่าลูกสูบจะเดินทางในระยะทางที่ไกลกว่าเช่นในเครื่องยนต์เบนซิน และระบบท่ออากาศเทอร์โบ / ซูเปอร์ / ram นั้นมีการกำหนดเวลาที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์กว่าเครื่องยนต์เบนซินที่สำลัก

เสียงดังมักเกี่ยวข้องกับมอเตอร์ดีเซลเป็นผลมาจากแรงเผาไหม้ที่สูงขึ้นมากในมอเตอร์ดีเซลซึ่งหรือที่ TDC (ศูนย์กลางตายบน) หรือ "ตบ" ที่กำลังเคลื่อนที่ มอเตอร์รุ่นใหม่บางรุ่นนั้นเงียบกว่ามากโดยอาศัยการฉีดนำร่องรวมถึง (ในกรณีของหัวฉีดแบบ piezo) มากถึง 7 เหตุการณ์ต่อการฉีดต่อรอบการเผาไหม้

เสียงเครื่องยนต์ดีเซลส่วนใหญ่เป็นผลมาจากแรงดันที่จำเป็นในการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบความดันนี้ยังส่งผลให้เกิดการแตกตัวของเชื้อเพลิงด้วยการอัดอากาศ / เชื้อเพลิงเข้าด้วยกันและติดไฟ ที่สร้างเสียงรบกวน