1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем сущность жесткой работы дизельного двигателя

Как работает дизельный двигатель

Конструкция и строение

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки — ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым.

Принципиально отличие в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800 о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка и почти мгновенно самовоспламеняется.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы, и каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания.

В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3 и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1 , выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.

Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления — отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов. Различие в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.

Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Устройство топливной системы

Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.

На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.

Форсунки

Они вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе. Тип распылителя определяет форму факела топлива, которая важна для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливный фильтр

Является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды , для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. В камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900 о С, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа.

Турбонаддув и Common-Rail

Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы».

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора. Так, его ресурс существенно меньше ресурса самого двигателя и не превышает 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.


Система Common-Rail. Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

СУЩНОСТЬ И ВИДЫ НАДДУВОВ ДИЗЕЛЕЙ

Сущность наддува заключается в том, что бы воздух подавать в цилиндры не естественным путём, а принудительно под давлением, что обеспечивает большую подачу воздуха. Это даёт возможность большему количеству топлива более качественно сгореть внутри цилиндра, что в свою очередь увеличивает мощность дизеля.

Наддув можно осуществлять механическим, газотурбинным, или комбинированным способом.

Механический наддув осуществляется нагнетателем (воздуходувкой), которая приводится во вращение от коленчатого вала. Подача воздуха не зависит от нагрузки на дизель, а зависит только от частоты вращения коленчатого вала. При увеличении нагрузки подача воздуха не изменяется – топливо не догорает, мощность увеличивается слабо.

Газотурбинный наддув — отработанные газы поступают в агрегат-турбокомпрессор, заставляя вращаться вал с жёстко посаженными колёсами (турбинное и компрессорное). При увеличении нагрузки на дизель – увеличивается количество сгораемого топлива – увеличивается давление выхлопных газов – увеличивается подача сжатого воздуха. Такой вид наддува применяется у 4-х тактных дизелей.

Комбинированный наддув – применяется у 2-х тактных дизелей. Включает в себя механический нагнетатель и турбокомпрессор. При пуске, при малых нагрузках давление выпускных газов не велико и подача воздуха со стороны турбокомпрессора почти отсутствует, так как на впуск воздуха у 2-х тактных дизелей используется не весь ход поршня от ВМТ к НМТ, а только его часть, поэтому количество воздуха не достаточно для обеспечения полного сгорания топлива. Следовательно, первоначальную подачу воздуха в цилиндры дизеля осуществляет механический нагнетатель. После пуска этот же нагнетатель является второй ступенью наддува — дожимает (увеличивает) давление воздуха ещё на 0,2 атм. После сжатия воздух нагревается и снова стремится расшириться, поэтому на некоторых дизелях его принудительно охлаждают.

ДИЗЕЛЬ 14Д40

Дизель 14Д40 – двенадцати цилиндровый двигатель с прямоточной клапанно – щелевой продувкой, с двухрядным V-образным расположением цилиндров и комбинированной двухступенчатой системой надува.

Блок цилиндров установлен на раме дизель-генератора и закреплён болтами. Рама имеет поддон служащий резервуаром для масла. В нижней части к блоку цилиндров на стальных подвесках подвешен коленчатый вал. В блоке дизеля по шесть штук в ряд установлены 12 цилиндровых втулок. Втулки подвешены и прикреплены шпильками к крышкам цилиндров, которые в свою очередь крепятся к блоку цилиндров. Крышки сверху закрыты колпаками.

Читать еще:  Двигатель c16nz сколько весит

Торец дизеля со стороны агрегатов наддува и насосов принято считать передним, а торец со стороны генератора – задним. Если смотреть со стороны генератора, то по правую руку – правая сторона дизеля, а по левую – левая.

В средней части втулки цилиндров имеют продувочные окна соединённые с воздушным ресивером с люками закрытыми крышками. Выше продувочных окон втулки цилиндров охлаждаются водой. В нижней части в боковых стенках блока имеются люки, закрытые крышками с предохранительными клапанами, срабатываемыми при давлении 0,5атм.

В развале блока расположен распредвал, кулачки которого воздействуют через толкатели и рычаги на выпускные клапаны. В развале закреплён болтами лоток. В отверстиях лотка установлены направляющие толкателей и сверху установлен 12-ти плунжерный ТНВД.

На переднем торце блока цилиндров смонтирован зубчатый редуктор, который служит для привода нагнетателя, водяного и масленого насосов. На корпусе редуктора имеются лапы для установки турбокомпрессора.

Воздухоснабжение дизеля – двухступенчатое. Первая ступень – два параллельно работающих ТБК, воздух в которые поступает через маслоплёночные фильтры. Из ТБК воздух направляется в нагнетатель объёмного типа – это вторая ступень, и из нагнетателя в цилиндры дизеля через ресиверы и продувочные окна втулок под давлением порядка 1,2атм.

На блоке со стороны генератора смонтирован привод распределительного вала, ТНВД, тахометр, объединённого регулятора, предельного выключателя и переднего редуктора.

С левой и с правой стороны блока над воздушными ресиверами проходят водяные коллектора, из которых вода поступает на охлаждение втулок.

Водяные насосы, правый – охлаждение втулок, левый – охлаждение масла в теплообменнике.

Техническая характеристика 14Д40

Тип двухтактный, клапанно-щелевая продувка

Мощность 2000л.с. (1470 кВт)

Число цилиндров 12

Расположение цилиндров V- образное

Порядок работы цилиндров 1л-1п; 6л-6п; 2л-2п; 4л-4п; 3л-3п; 5л-5п

Диаметр цилиндра 230мм

Ход поршня правого ряда 300мм

левого ряда 304,3мм

Обороты 400 – 750 об/мин

Объём цилиндра 150,6 л

Степень сжатия 14,5 (отношение к атмосферному)

Давление надувочного воздуха 1 атм.

Запас масла в системе 950 л

Запас воды 950 л

КРУГОВАЯ ДИАГРАММА 14Д40

За 20 ° до ВМТ впрыскивается топливо, которое смешивается с воздухом и воспламеняется. Давление повышается, поршень идёт вниз и через шатун вращает коленчатый вал. Через 96 ° после ВМТ начинают открываться выпускные клапаны и отработанные газы под давлением превышающим атмосферное, устремляются в выпускные коллектора и далее к турбокомпрессору. Через 134 ° от ВМТ поршень начинает открывать продувочные окна. Воздух, поступая в цилиндры вытесняет отработанные газы и заполняет свежим воздухом объем цилиндра. Через 46 ° после НМТ поршень закроет продувочные окна, тогда как выпускные клапаны будут открыты ещё 12 ° . Установившийся ранее поток, поддерживаемый движением поршня, обеспечивает дальнейшую очистку цилиндра от отработанных газов до закрытия выпускных клапанов, которое происходит через 58 ° поворота коленчатого вала от НМТ. С этого момента начинается процесс сжатия в конце которого за 20 градусов до ВМТ будет впрыснуто топливо.

ПОДДИЗЕЛЬНАЯ РАМА

Предназначена для размещения дизель-генераторной установки, а так же для сбора и хранения масла дизеля. Поддизельная рама представляет собой жёсткую сварную конструкцию.

Поддизельная рама устанавливается на раму тепловоза через резинометаллические опоры.

Состоит из двух продольных боковин сваренных из верхнего, нижнего и боковых листов. Для упрочнения имеются рёбра жёсткости. Боковины соединяются внутри двумя изогнутыми поперечными балками коробчатого сечения, а так же торцевыми листами. Задняя часть рамы вильчатого типа – для установки главного генератора, снизу к балкам приварен поддон служащий резервуаром для масла. Сверху поддон закрыт сетками выполняющими функцию пеногашения, кроме того в поддоне для его жёсткости вварены 2 перегородки, которые исключают переток масла при движении. В нижней части поддона имеется маслозаборное устройство, состоящее из сетки и трубы. На переднем торцевом листе рамы имеются отверстия для забора масла главным масляным насосом, забора масла маслопрокачивающим насосом, для слива масла из масленой системы (вспомогательного контура) и для слива масла из бачка маслоотделителя системы вентиляции картера. В середине балок ближе к вильчатой части имеются ёмкости для слива масла в них из воздушных ресиверов. В районе заднего торцевого листа сверху устанавливается щиток закрывающий дизель-генераторную муфту.

БЛОК ДИЗЕЛЯ

Предназначен для установки цилиндровых крышек, втулок цилиндров, крепления коленчатого вала, распределительного вала, лотка.

Блок – жёсткой сварной конструкции, сварен из ряда горизонтальных и вертикальных поперечных листов. В горизонтальных листах выштампованы отверстия для установки цилиндровых втулок. Кроме того горизонтальные листы делят две части V образного дизеля на полости для прохода воды (верхний – средний горизонтальный лист) и полости для прохода воздуха (средний – нижний горизонтальный лист).

Вертикальные поперечные листы делят блок на 6 отсеков. Эти же листы в нижней части совместно с подвесками образуют пастели для укладки коленчатого вала. В средней части блока горизонтальными листами образован главный масляный канал, из которого масло по трубкам подводится к верхней половинке коренного подшипника. В развале блока дизеля установлены опоры для размещения распределительного вала. Слева и с права от опор расположены 2 плоскости для установки лотка блока, на котором расположен ТНВД.

В самый верхний горизонтальный лист блока ввёрнуты 4 силовые шпильки для крепления цилиндровых крышек. Возле каждой из 4 шпилек имеются по 2 отверстия с трубками для перетока воды из блока в цилиндровую крышку.

С левой и правой стороны блока приварены коллектора подвода воды и коллектора подвода воздуха. В нижней части имеется окна закрытые люками. С правой стороны люки имеют предохранительные клапаны (0,5 атм.) – для защиты от повышения давления в картере. Воздушные ресиверы так же имеют предохранительные клапаны (1,3 атм.), которые расположены с торца ресивера со стороны ГГ. Там же со стороны ГГ к блоку приварен корпус выносного8-го коренного подшипника коленвала. К этому корпусу прикреплена заливочная горловина для масла.

ЦИЛИНДРОВАЯ ВТУЛКА

Вместе с днищем крышки цилиндров и поршнем образует рабочий объём цилиндра, а так же служит для направления перемещения поршня.

Изготовлена из легированного чугуна. Её внутренняя поверхность упрочнена и обработана с высокой точностью. С наружной поверхности втулка имеет 3 пояска. На торце верхнего пояса имеются 6 шпилек посредствам, которых втулка соединяется с крышкой цилиндров. В торцевой проточке втулки укладывается прокладка из отожжённой меди закрывающая газовый стык. В нижнюю часть верхнего пояска укладывается кольцо из жаропрочной резины.

Средний поясок цилиндровой втулки так же имеет проточку, где устанавливается кольцо из жаропрочной резины. Кроме того на этом поясе выполнено 18 окон для прохода воздуха внутрь цилиндра. Пространство между верхним и средним поясками служит для циркуляции воды.

Нижний поясок цилиндровой втулки через резиновое кольцо опирается на нижний горизонтальный лист блока и между ним и средним пояском образована полость для прохода воздуха. В нижней части цилиндровой втулки выполнены 2 прямоугольные проточки для обеспечения прохода шатуна при работе дизеля. Здесь же в нижней части имеется пара отверстий для установки приспособлений при демонтаже комплекта.

ЦИЛИНДРОВАЯ КРЫШКА

Совместно с поршнем и втулкой цилиндровая крышка служит для образования рабочего объёма цилиндра, а так же для размещения клапанного механизма, рычажной передачи привода клапанов и форсунки.

Состоит цилиндровая крышка из чугунного днища и корпуса (средней части) выполненного из алюминиевого сплава. В днище находятся сёдла для 4 выпускных клапанов, центральное отверстие (форсуночное), 8 отверстий для прохода воды из блока, 4 отверстия для силовых шпилек, 6 отверстий для крепления к втулке цилиндров. Внутри днища выполнены полости для прохода воды. Кроме того имеются 2 резьбовых отверстия для крепления форсунки и 2 отверстия для перетока воды из днища в корпус крышки. С наружи (со стороны развала блока) днище имеет прилив из которого масло стекает из крышки в лоток, а так же прилив для установки индикаторного вентиля. Кроме того снизу днища имеется кольцевая канавка в которое входит кольцо для уплотнения газового стыка.

В корпусе размещены направляющие для установки 4 выпускных клапанов, направляющие для установки 2-х траверс. В средней части корпуса имеется конусное отверстие для установки форсунки. Она крепится 2-мя шпильками к днищу. В верхней части крышки размещена стойка алюминиевая, служащая основанием для размещения трёхплечего рычага. Со стороны развала дизеля выполнены приливы для прохода штанги толкателя, для подсоединения штуцера отвода просочившегося из форсунки топлива, а так же имеется резьбовое отверстие для подвода смазки к клапанному механизму. Сверху крышка закрывается колпаком с 3-мя маховиками. В колпаке выполнена проточка для прохода трубки высокого давления от ТНВД.

ЛОТОК

Предназначен для установки толкателей механизма газораспределения, для установки на него ТНВД, а также для подвода масла к крышкам цилиндров и ТНВД.

Устанавливается в развале дизеля над распределительным валом, вдоль всех цилиндровых крышек. Крепится к блоку 34 шпильками и 2-мя штифтами. В лоток с 2-х сторон устанавливается по 6 направляющих для толкателей. Они закреплены 2-мя шпильками, одной – глухой, другой – трубчатой. Через трубчатую шпильку масло из канала лотка поступает к крышке цилиндров и приводу ТНВД. Продольные каналы лотка соединены с реле давления масла(РДМ 1; РДМ 2; РДМ 3).

Читать еще:  Двигатель daf 430 характеристики

Всё про дизельный двигатель или «Почему дизель?»

Доброго времени суток. Думаю многим будет интересна данная тема. Преимущества и недостатки. Всё ниже.
В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893. Первый функционирующий образец был построен Дизелем к началу 1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан.
Интересно то, что Дизель в своей книге вместо привычной нам с Вами солярки, в роли идеального топлива описывал каменноугольную пыль. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли как топлива — в первую очередь из-за высоких абразивных свойств.

Но теорию дизельного двигателя рассматривал и Экройд Стюарт. Он не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, т. е. он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность. Возможно, это и было причиной того, что в настоящее время используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», т. к. теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей с воспламенением от сжатия. В дальнейшем около 20—30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива не позволяли применять дизели в высоко-оборотистых агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работы системы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизелей на автотранспорте.
В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным дальнейшее увеличение скорости вращения. Востребованный в таком виде высокооборотный дизель стал пользоваться все большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу двигателей с электрическим зажиганием (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях, В 50 — 60-е годы дизель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на топливо, на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.

Принципы работы:
Четырёхтактный цикл.
При первом такте (такт впуска, поршень идет вниз) свежая порция воздуха втягивается в цилиндр через открытый впускной клапан.
При втором такте (такт сжатия, поршень идет вверх) впускной и выпускной клапаны закрытывоздух сжимается в объёме примерно в 17 раз (от 14:1 до 24:1), т. е. объём становится меньше в 17 раз по сравнению с общим объёмом цилиндра, и воздух становится очень горячим.
Непосредственно перед началом третьего такта (такт рабочего хода, поршень идет вниз) топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсун. При впрыске топливо распыляется на мелкие частицы, которые равномерно перемешиваются со сжатым воздухом для создания самовоспламеняющейся смеси. Энергия высвобождается при сгорании, когда поршень начинает свое движение в такте рабочего хода.
Выпускной клапан открывается, когда начинается четвёртый такт (такт выпуска, поршень идет вверх), и выхлопные газы проходят через выпускной клапан.

Двухтактный цикл.
Поршень находится в нижней мёртвой точке и цилиндр наполнен воздухом. Во время хода поршня вверх воздух сжимается; вблизи верхней мёртвой точки происходит впрыск топлива, которое самовоспламеняется. Затем происходит рабочий ход — продукты сгорания расширяются и передают энергию поршню, который движется вниз. Вблизи нижней мёртвой точки происходит продувка — продукты сгорания замещаются свежим воздухом. Цикл завершается.
Для осуществления продувки в нижней части цилиндра устраиваются продувочные окна. Когда поршень находится внизу, окна открыты. Когда поршень поднимается, он перекрывает окна.

Поскольку в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще, то можно ожидать двукратного повышения мощности по сравнению с четырёхтактным циклом. На практике же это не удаётся реализовать, и двухтактный дизель мощнее такого же по объёму четырёхтактного максимум в 1,6 — 1,7 раз.
В настоящее время двухтактные дизели широко применяются только на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. При невозможности повышения частоты вращения двухтактный цикл оказывается выгодным; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100.000 л.с.

Плюсы и минусы.
Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50 % (например, MAN S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт, достигая эффективности 54,4 %).[2] Дизельный двигатель из-за использования впрыска высокого давления не предъявляет требований к летучести топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла.
Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — смесь не успевает догореть в цилиндрах. Это приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1 л объёма, а значит, и к снижению удельной мощности на 1 кг массы двигателя.
Дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, регулирование мощности осуществляется регулированием количества впрыскиваемого топлива. Это приводит к отсутствию снижения давления в цилиндрах на низких оборотах. Потому дизель выдаёт высокий крутящий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями.
Явными недостатками дизельных двигателей являются необходимость использования стартера большой мощности, помутнение и застывание летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с высокой точностью. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Такие загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным крутящим моментом в своём рабочем диапазоне. Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени двигателям бензиновым. На классических дизелях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов («катализатор» в просторечии), работающих при температуре отработавших газов свыше 300 °C, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что, по сложности современный — и экологически такой же чистый, как и бензиновый — дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров сложности и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар, то в новейших системах «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра». «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остается в «сажевом фильтре», поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим очистки «сажевого фильтра» путём так называемой «постинжекции», то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи. Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизель-моторов стало наличие турбонагнетателя, а в последние годы — и так называемого «интеркулера» — то есть устройства, охлаждающего сжатый турбонагнетателем воздух. Нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизель-моторов, так как позволяет пропустить за рабочий цикл большее количество воздуха через цилиндры.

Ну и на последок самое интересное. МИФЫ о дизельных двигателях.

Дизельный двигатель слишком медленный.
Современные дизельные двигатели с системой турбонаддува гораздо эффективнее своих предшественников, а иногда и превосходят своих бензиновых атмосферных (без турбонаддува) собратьев с таким же объёмом двигателя. Об этом говорит дизельный прототип Audi R10, выигравший 24-х часовую гонку в Ле-Мане, и новые двигатели BMW, которые не уступают по мощности атмосферным (без турбонаддува) бензиновым и при этом обладают огромным крутящим моментом.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя ява

Дизельный двигатель слишком громкий.
Правильно настроенный дизель лишь немного «громче» бензинового, что заметно лишь на холостых оборотах. В рабочих режимах разницы практически нет. Громко работающий двигатель свидетельствует о неправильной эксплуатации и возможных неисправностях. На самом деле старые дизели с механическим впрыском действительно отличаются весьма жесткой работой. Только с появлением аккумуляторных топливных систем высокого давления («Common-rail») у дизельных двигателей удалось значительно снизить шум, прежде всего за счет разделения одного импульса впрыска на несколько (типично — от 2-х до 5-ти импульсов).

Дизельный двигатель гораздо экономичнее.
Времена, когда дизельное топливо стоило в три раза дешевле бензина, давно прошли. Сейчас разница составляет лишь порядка 10-30 % по цене топлива. Несмотря на то, что удельная теплота сгорания дизельного топлива (42,7 МДж/кг) меньше чем у бензина (44-47 МДж/кг)[3], основная экономичность обусловлена более высоким КПД дизельного двигателя. В среднем современный дизель расходует топлива до 30 % меньше[4]. Срок службы дизельного двигателя действительно гораздо больше бензинового и может достигать 400—600 тысяч километров.[источник не указан 211 дней] Запчасти для дизельных двигателей также несколько дороже, как и стоимость ремонта. Несмотря на все вышеперечисленные причины, затраты на эксплуатацию дизельного двигателя при правильной эксплуатации будут не намного меньше, чем у бензинового.[источник не указан 211 дней]

Дизельный двигатель плохо заводится в мороз.
При правильной эксплуатации и подготовке к зиме проблем с двигателем не возникнет. Например дизельный двигатель VW-Audi 1,9 TDI (77 кВт/105 л.с.) оснащён системой быстрого запуска: нагрев свечей накаливания до 1000 градусов осуществляется за 2 с. Система позволяет заводить двигатель в любых климатических условиях без предпускового разогрева.

Дизельный двигатель нельзя переоборудовать под использование в качестве топлива более дешевого газа.
Первыми примерами работы дизельных двигателей на более дешевом топливе — газе порадовали ещё в 2005 году итальянские тюнинговые фирмы, которые использовали в качестве топлива метан. В настоящее время успешно зарекомендовали себя варианты применения газодизелей на пропане, а также — кардинальные решения по переоборудованию дизеля в газовый двигатель, который имеет преимущество перед аналогичным мотором, переоборудованным из бензинового, за счет изначально более высокой степени сжатия.

Знаю, что читать много))) Но оно того стоит.

А что вы скажете про дизельный двигатель?)

Дизельный двигатель: устройство и схема работы

Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Рудольфом Дизелем в 1897 году. Устройство дизельного двигателя тех лет позволяло использовать в качестве топлива нефть, рапсовое масло, и твердые виды горючих веществ. Например, каменноугольную пыль.

Принцип работы дизельного двигателя современности не изменился. Однако моторы стали более технологичными и требовательными к качеству топлива. Сегодня в дизелях используется только высококачественное ДТ.

Моторы дизельного типа отличаются топливной экономичностью и хорошей тягой при низких оборотах коленвала, поэтому получили широкое распространение на грузовых автомобилях, кораблях и поездах.

С момента решения проблемы высоких скоростей (старые дизели при частом использовании на высоких скоростях быстро выходили из строя) рассматриваемые моторы стали часто устанавливаться на легковые авто. Дизели, предназначенные для скоростной езды, получили систему турбонаддува.

  1. Принцип работы двигателя Дизеля
  2. Как устроен дизельный двигатель
  3. Плюсы и минусы дизельного мотора
  4. Дизельный двигатель с турбонаддувом
  5. Турбояма
  6. Интеркуллер

Принцип работы двигателя Дизеля

Принцип действия мотора дизельного типа отличается от бензиновых моторов. Здесь отсутствуют свечи зажигания, а топливо подается в цилиндры отдельно от воздуха.

Цикл работы такого силового агрегата можно представить в следующем виде:

  • в камеру сгорания дизеля подается порция воздуха;
  • поршень поднимается, сжимая воздух;
  • от сжатия воздух нагревается до температуры около 800˚C;
  • в цилиндр впрыскивается топливо;
  • ДТ воспламеняется, что приводит к опусканию поршня и выполнению рабочего хода;
  • продукты горения удаляются с помощью продувки через выпускные окна.

От того, как работает дизельный двигатель, зависит его экономичность. В исправном агрегате используется бедная смесь, что позволяет сэкономить количество топлива в баке.

Как устроен дизельный двигатель

Основным отличием конструкции дизеля от бензиновых моторов является наличие топливного насоса высокого давления, дизельных форсунок и отсутствие свечей зажигания.

Общее устройство этих двух разновидностей силового агрегата не различается. И в том, и в другом имеются коленчатый вал, шатуны, поршни. При этом у дизельного мотора все элементы усилены, так как нагрузки на них более высокие.

На заметку: некоторые движки дизельного типа имеют свечи накаливания, которые ошибочно принимаются автолюбителями за аналог свечей зажигания. На самом деле, это не так. Свечи накаливания используются для нагрева воздуха в цилиндрах в мороз.

При этом дизель легче заводится. Свечи зажигания в бензиновых моторах применяются для воспламенения топливовоздушной смеси в процессе работы двигателя.
Систему впрыска на дизелях делают прямой, когда топливо поступает непосредственно в камеру, или непрямой, когда воспламенение происходит в предкамере (вихревая камера, фор-камера). Это небольшая полость над камерой сгорания, с одним или несколькими отверстиями, через которые туда поступает воздух.

Такая система способствует лучшему смесеобразованию, равномерному нарастанию давления в цилиндрах. Зачастую именно в вихревых камерах применяются калильные свечи, призванные облегчить холодный пуск. При повороте замка зажигания, автоматически запускается процесс нагрева свечей.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Как и любой другой тип силового агрегата, дизельный мотор имеет положительные и отрицательные черты. К «плюсам» современного дизеля относят:

  • экономичность;
  • хорошую тягу в широком диапазоне оборотов;
  • больший, чем у бензинового аналога, ресурс;
  • меньшее количество вредных выбросов.

Дизель не лишен и недостатков:

  • моторы, не оснащенные свечами накаливания, плохо заводятся в мороз;
  • дизель дороже и сложнее в обслуживании;
  • высокие требования к качеству и своевременности обслуживания;
  • высокие требования к качеству расходных материалов;
  • большая, чем у бензиновых движков, шумность работы.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

Принцип работы турбины на дизельном двигателе практически не отличается от такового на бензиновых моторах. Суть заключается в нагнетании в цилиндры дополнительного воздуха, что закономерно увеличивает количество поступающего топлива. За счет этого отмечается серьезный прирост мощности мотора.

Устройство турбины дизельного двигателя также не имеет существенных отличий от бензинового аналога. Устройство состоит из двух крыльчаток, жестко связанных между собой, и корпуса, внешне напоминающего улитку. На корпусе турбокомпрессоров имеется 2 входных и 2 выходных отверстия. Одна часть механизма встраивается в выпускной коллектор, вторая во впускной.

Схема работы проста: газы, выходящие из работающего мотора, раскручивают первую крыльчатку, которая вращает вторую. Вторая крыльчатка, вмонтированная во впускной коллектор, нагнетает атмосферный воздух в цилиндры. Увеличение подачи воздуха приводит к увеличению подачи топлива и росту мощности. Это позволяет мотору быстрее набирать скорость даже на низких оборотах.

Турбояма

В процессе работы турбина может совершать до 200 тысяч оборотов в минуту. Раскрутить ее до необходимой скорости вращения моментально невозможно. Это приводит к появлению т.н. турбоямы, когда с момента нажатия на педаль газа до начала интенсивного разгона проходит некоторое время (1-2 секунды).

Проблема решается доработкой турбинного механизма и установкой нескольких крыльчаток разного размера. При этом маленькие крыльчатки раскручиваются моментально, после чего их догоняют элементы большого размера. Такой подход позволяет практически полностью ликвидировать турбояму.

Также производятся турбины с изменяемой геометрией, VNT (Variable Nozzle Turbine), призванные решать те же проблемы. В настоящий момент существует большое количество модификаций подобного типа турбин. Коррекция геометрии успешно справляется и с обратной ситуацией, когда оборотов и воздуха становится слишком много и необходимо притормозить обороты крыльчатки.

Интеркуллер

Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.

После всасывания воздуха он проходит через радиатор, и в охлажденном состоянии попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой можно подробно ознакомиться со схемой работы интеркуллера.

За турбиной современного автомобиля необходимо должным образом ухаживать. Механизм крайне чувствителен к качеству моторного масла и перегреву. Поэтому смазочный материал рекомендуется менять не реже, чем через 5-7 тысяч километров пробега.

Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

На заметку: оптимальным решением проблемы перегрева турбины на дизельных моторах является установка турботаймера. Устройство оставляет двигатель запущенным на протяжении необходимого времени после выключения зажигания. После окончания необходимого периода электроника сама выключает силовой агрегат.

Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.

Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector