RASTISHKA022 › Блог › Принцип работы дизеля. Кратко. Двигатель дизеля доклад


Реферат: Дизельные двигатели

Реферат: Дизельные двигатели

Практическая работа № 7

 

1. Тема: Ознакомление с устройством, расположением и креплением  системы питания дизелей.

2. Цель работы: Ознакомление с устройством элементов системы питания, их расположением и креплением на двигателе.

3. Конструкция элементов:

 

3.1. Топливные баки

 

Топливные баки служат для хранения на автомобиле или тракторе дизельного топлива и обладают емкостью, обеспечивающей работу дизеля с нагрузкой в течение 10—12 ч.

 

3.2. Топливные фильтры

 

Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от механических примесей в воды. Топливо очищается в фильтрах грубой и тонкой очистки.

 

Фильтр грубей очистки очищает топливо от крупных частиц (40-80 мкм) механических примесей. Он включается в систему питания между баком и топливоподкачивающим насосом. Фильтр грубой очистки состоит из корпуса, крышки, фильтрующего элемента и крана для слива отстоя. Фильтрующий элемент состоит из сетчатого металлического каркаса с навитым на него ворсистым хлопчатобумажным шнуром. Правильность установки фильтрующего элемента обеспечивается розеткой. Между корпусом и крышкой установлена прокладка.

Топливо, поступающее в корпус фильтра, проходит между витками хлопчатобумажного шнура, оставляя на его ворсинках механические примеси. Очищенное топливо поступает во внутреннюю полость фильтрующего элемента и далее в отводящий топливопровод.

Фильтры тонкой очистки обеспечивают очистку топлива от механических частиц небольшого размера (4-6 мкм). Их включают в систему питания между топливоподкачивающим насосом и насосом высокого давления. Фильтрующие элементы фильтров тонкой очистка устанавливаемых на автотракторных дизелях, изготовляют из хлопчатобумажной нити или минеральной шерсти.

 

 

 

3.3. Топливоподкачивающие насосы

 

Топливоподкачивающие насосы предназначены, для непрерывной подачи топлива из бака в насос высокого давления под постоянным избыточным давлением (0,1 -03 МПа). Топливоподкачивающие насосы, применяемые на дизелях, по конструкции делят на поршневые шестеренчатые и коловратные. В автотракторных дизелях широко применяют поршневые насосы, которые устанавливают на корпус топливного насоса высокого давления и приводят в действие от его кулачкового вала. Топливоподкачивающий насос состоит из корпуса, поршня с пружиной, роликового толкателя со штоком и пружиной, всасывающего и нагнетательного клапанов с пружинами и пробок. Нагнетательный клапан центрируется в пробке. Над всасывающим клапаном расположен насос для ручной прокачки топлива, имеющий отверстие для, центрирования всасывающего клапана. Насос ручной прокачки топлива служит для заполнения системы питания при пуске дизеля. Он состоит из цилиндра с крышкой. В цилиндре движется поршень со штоком и рукояткой. На две цилиндра имеется уплотнительное кольцо, которое зажимается при взвинчивании рукоятки штока на крышку цилиндра. Топливо в насос подводится по каналу, а отводится по топливливопроводу. Топливоподкачивающий насос работает следующим образом. Во время работы дизеля эксцентрик кулачкового вала насос высокого давления, набегая на ролик толкателя, перемещает его и поршень вверх. В результате над поршнем давление повышаете под поршнем создается разрежение. Под действием давления клапан закрывается, а нагнетательный открывается и топливо по каналу из полости А протекает в полость Б. При дальнейшем вращении эксцентрика роликовый толкатель освобождается от его действия и пружина перемещает поршень вниз. Во время перемещения поршня вниз в полости А создается разрежение, а в полости Б повышается давление, всасывающий клапан открывается, и топливо по каналу поступает в полость А Одновременно с этим клапан закрываете» и топливо из полости Б нагнетается по каналу в топливопровод, ведущий к фильтру тонкой очистки. Если давление за насосом превышает давление, создаваемое пружиной, то перемещение поршня может прекратиться, следовательно, прекратится и подача топлива. Просочившееся топливо по зазору межу штоком я корпусом собирается в кольцевую канавку и сливается наружу через отверстие.

 

3.4. Топливопроводы.

 

Топливопроводы, соединяющие отдельные элементы системы, делят на топливопроводы высокого и низкого давления. Топливопроводы высокого давления соединяют топливный насос с форсунками. Их изготовляют из цельнотянутых стальных труб с внутренним диаметром 1,5-2,5 мм и толщиной стенок 2,5-3 мм. Топливопроводы высокого

 

соединяются со штуцерами насоса к форсунок с помощью накидной гайки, колечка ж высаженного на конце топливопровода конуса.

Топливопроводы низкого давления соединяют между собой остальные элементы топливной системы. Их изготовляют из цельнотянутых стальных или медных труб с внутренним диаметром 6-10 мм и толщиной стенок 1,0-1,5 мм. Топливопроводы низкого давления соединяются с элементами системы с  помощью штуцеров и накидных гаек.

3.5. Воздухоочиститель

 

Воздухоочиститель предназначен для очистки воздуха, поступающего в цилиндры дизеля. На дизелях, как и в карбюраторных двигателях, применяют комбинированные воздухоочистители (масляно-инерционные) с двумя ступенями очистки.

 

3.6. Впускные трубопроводы

 

Впускные трубопроводы предназначены для распределения воздуха по цилиндрам двигателя. Их отливают чугуна и снабжают патрубками для крепления воздухоочистителя

Впускные трубопроводы выполняют с плавными обводами, без резких изменений сечений и существенных изменений направления потока воздуха, что обеспечивает меньшее сопротивление впуску.

 

 

3.7. Выпускные трубопроводы

 

Впускные трубопроводы предназначены для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя. Их отпивают из чугуна, они имеют фланец для крепления выхлопного трубопровода, идущего к глушителю.

 

3.8. Топливные насосы высокого давления.

 

Топливный насос предназначен для подачи под давлением к форсунке каждого дизеля, в момент, обеспечивающий хорошие условия смесеобразования и сгорания. В автотракторных дизелях наиболее распространены топливные насосы золотникового типа с постоянным ходом плунжера. В этих насосах количество подаваемого топлива регулируют поворотом плунжера.

В качестве примера рассмотрим конструкцию и принцип действия топливного насоса 4ТН9ХЮ (четырехплунжерный топливный насос с диаметром плунжера 9 мм и ходом плунжера 10 мм).

 

Устройство насоса. Он состоит из корпуса, кулачкового вала, головки, четырех секций насоса и механизма регулирования количества додаваемого топлива.

Корпус представляет собой отпитую из чугуна коробку, к которой крепят головку с помощью болтов и в которой размещают узлы и детали насоса. Корпус внутри имеет горизонтальную перегородку, которая делит его на верхнюю и нижнюю полости. В верхней полости размещены механизм регулирования количества подаваемого топлива и выступающие из головки части плунжерных пар, а в нижней — кулачковый вал. В горизонтальной перегородке имеются четыре отверстая, в которых установлены толкатели. С правой стороны корпуса имеется для установки топливоподкачивающего насоса. К заднему торцу корпуса крепят регулятор частоты вращения, а к переднему торцу — плиту и установочный фланец.

Кулачковый вал служит для периодического перемещения плунжеров из нижнего положения в верхнее. Вал установлен на шариковых подшипниках. Он имеет четыре кулачка тангенциального профиля и эксцентрик для привода в действие топливоподкачивающего насоса, Вал приводится во вращение от шестерни, установленной на фланец. Шестерня соединяется с валом с помощью шлицевой втулки, которая насажена на его конический хвостовик. На конце вала со стороны регулятора закреплена шестерня, с помощью которой приводится во вращение механизм регулятора. Кулачковый вал у четырехтактных дизелей вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Вал изготовляют штамповкой из углеродистой стали.

 

Головка представляет собой фасонную отливку из чугуна, в которой размещены детали секций насоса, два продольных каната, соединенных между собой поперечным каналом, и шариковый перепускной клапан. Топливо из фильтра тонкой очистки поступает к канал, а из него - в канал.

Головка насоса соединена с корпусом шпильками. Секция насоса состоит из гильзы, плунжера, пружины плунжера, нагнетательного клапана с седлом и пружиной, штуцера, толкателя с роликом и регулировочным болтом.

Гильза представляет собой цилиндр, в верхней утолщенной части которого расположены два сквозных отверстия: верхнее— впускное и нижнее — перепускное. Впускное отверстие каждой гильзы соединено, с каналом, а перепускное — с каналом. Гильзу устанавливают в головке насоса в определенном положении и фиксируют от проворачивания установочным винтом.

 

Плунжер предназначен для подачи топлива под давлением к форсунке и является золотником для регулирования количества подаваемого топлива соответственно нагрузке дизеля. В верхней части плунжер имеет кольцевую выточку и вертикальный паз, имеющий с одной стороны спиральную отсечную кромку для регулирования количества подаваемого плунжером топлива. Головка плунжера имеет центральное вертикальное и радиальное отверстия. На цилиндрической части плунжера предусмотрена кольцевая выточка для распределения смазки по трущимся поверхностям плунжера и гильзы. В нижней части плунжера имеется выступ, на который устанавливают тарелку плунжера. На конце плунжера напрессован поводок. Плунжер перемещается в гильзе, как поршень в цилиндре. Нагнетательный клапан служит для периодического разобщения внутренней полости топливопровода высокого давления с надплунжерным пространством. Клапан имеет коническую запорную фаску, цилиндрический разгрузочный поясок и хвостовик с продольными пазами. Седло клапана, установленное на торец гильзы, прижимается к ней с помощью штуцера, ввертываемого в головку насоса. Гильза, плунжер, нагнетательный клапан и седло клапана изготовляют из легированной стали.

Толкатель служит для передачи движения от кулачкового вала к плунжеру. Он представляет собой тонкостенный стальной стакан. Сверху в толкатель ввернут регулировочный болт с контргайкой. В нижней части корпуса толкателя запрессована ось ролика.

Механизм регулирования количества подаваемого топлива предназначен для увеличения или уменьшения количества топлива, подаваемого в цилиндры, при изменении

режима работы дизеля. Механизм состоит из рейки, на которой стяжными болтами закреплены хомутики и скобы. В пазы хомутиков входят поводки плунжеров. Рейка с помощью скобы связана с регулятором частоты вращения. Трущиеся поверхности подвижных деталей топливного насоса, кроме гильзы и плунжера, смазываются дизельным маслом которое находится в нижней полости корпуса насоса. Поверхности гильзы и плунжера смазываются дизельным топливом.

 

Принцип действия топливного насоса. Рабочий цикл насоса состоит из трех процессов; наполнение, нагнетание и перепуск.

Наполнение. Плунжер под действием пружины перемещается вниз. При этом впускное отверстие открывается и топливо под давлением, создаваемым топливом подкачивающим насосом, из канала поступает в надплунжерное пространство, заполняя его.

Нагнетание. При набегании кулачка вала на ролик толкателя плунжер поднимается. В начальный период подъема плунжера часть топлива перетекает из гильзы через впускное отверстие в канал. После того как верхняя кромка плунжера перекроет впускное отверстие, давление топлива в надплунжерном пространстве повышается. Под действием давления топлива нагнетательный клапан, преодолевая сопротивление пружины, откроется, и топливо по топливопроводу высокого давления поступит к форсунке.

Перепуск топлива. При дальнейшем перемещении плунжера вверх наступит момент, когда отсечная кромка откроет перепускное отверстие и топливо из надплунжерного пространства через отверстия и паз перетекает в канал. Давление топлива в надплунжерном пространстве падает, и нагнетательный клапан под действием пружины садится на своё седло, разобщая надплунжерное пространство с внутренней полостью топливопровода высокого давления. Подача топлива к форсунке прекращается, несмотря на продолжающееся движение плунжера вверх. При опускании нагнетательного клапана в седло цилиндрический разгрузочный поясок, действуя как плунжер, отсасывает из топливопровода высокого давления некоторое количество топлива. В результате давление топлива в топливопроводе высокого давления резко падает, и форсунка мгновенно прекращает подачу топлива в цилиндр дизеля.

Количество подаваемого топлива регулируют изменением полезного хода плунжера, т. е. хода, в течение которого происходят подача топлива к форсунке. Изменение полезного хода плунжера достигается поворотом его вокруг продольной оси. Плунжер поворачивается с помощью рейки и хомутиков, в пазы которых входят поводки плунжеров. При перемещении рейки вдоль оси хомутики поворачивают плунжеры в гильзах. Перемещение рейки вперед (по направлению к проводу насоса) увеличивает подачу топлива, а перемещение рейки назад уменьшает подачу его.

Начало подачи топлива секцией насоса по углу поворота коленчатого вала (угла начала подачи) регулируют изменением длины толкателя с помощью регулировочного болта. При вывертывании болта из толкателя топливо начинает раньше подаваться к форсунке, т. е. угол опережения подачи топлива возрастает, а при завертывании болта топливо начинает позднее поступать к форсунке, т. е. угол опережения подачи топлива уменьшается.

Для изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала в автомобильных дизелях устанавливают на переднем конце кулачкового вала насоса высокого давления автоматическую муфту опережения впрыска топлива- Муфта изменяет момент впрыска топлива за счет дополнительного поворота кулачкового вала насоса во время в ту или другую сторону относительно вала привода насоса.

3.9. Форсунки

 

Форсунка предназначена для впрыска топлива в камеру сгорания и распыливания его на мелкие частицы. Форсунки, применяемые на дизелях, разделяют на закрытые и открытые. Закрытымитыми называют такие форсунки, у которых топливопровод высокого давления в период между впрысками топлива разобщен с камерой сгорания специальной задорной иглой.

Управление иглой в форсунках осуществляется механическим яла гидравлическим приводом. В автотракторных дизелях широко распространены форсунки с гидравлическим управлением (под действием давления топлива). Закрытые форсунки в зависимости от способа смесеобразования имеют различную конструкцию распиливающего устройства.

По конструкции распылители бывают игольчатые с одним или несколькими сопловыми отвер­стиями и штифтовые с одним сопловым отверстием я коническим или цилиндрическим штифтом на конце иглы. Игольчатые распылители с несколькими сопловым отверстиями (4 -10) применя­ют, как правило, в дизелях с неразделенными камерами сгорания. Штифтовые распылители, как и игольчато распылители с одним сопловым отверстием, обычно применяют в дизелях с раз­ деленными камерами сгорания.

В качестве примера рассмотрим конструкцию и принцип действия закрытой штифтовой форсунки с гидравлическим управлением иглой. Форсунка состоит из сильного корпуса, к которому гайкой крепится распылитель с запорной иглой. Игла запорным конусом прижимается к коническому седлу в распылителе посредством пружины и штанга- На нижнем конце иглы имеется конический штифт, который выступает из соплового отверстая. Нижний торец пружины упирается в тарелку штанги, а верхний — в тарелку регулировочного винта, который ввернут в гайку, завернутую до упора в корпус форсунки. Положение регулировочного винта фиксируется контргайкой. Регулировочный винт сверху. Закрывается колпаком, навернутым на гайку. Колпак уплотняется с корпусом с помощью медной прокладки. Распылитель и иглу затопляют из легированной стали  и подвергают термической обработке. Чтобы обеспечить требуемую герметичность в прецизионной паре распылитель — игла, их трущиеся поверхности протирают друг к другу. Замена деталей в пере не разрешается. При работе двигателя топливо из насоса по топливопроводу высокого давления, присоединенному накидной гайкой к корпусу, поступает через каналы в корпусе кольцевую канавку и канал в распылителе в полость.

 

При нагнетательном ходе плунжера давление топлива в полости возрастает. Это давление передается на коническую поверхность иглы. В момент, когда давление топлива на иглу преодолевает усилие пружины, игла распылителя приподнимается и топливо впрыскивается в камеру сгорании через узкую кольцевую щель между сопловым отверстием распылителя и штифтом иглы. Топливо под большим давлением, проходя через кольцевую щель, приобретает большую скорость и распиливается па мелкие истицы. Штифт придает струе распыленного топлива форду конуса, что обеспечивает хорошее смесеобразование. После окончания подачи топлива насосом давление в полости упадет, и игла под действием пружины прижимается конусом к седлу, разобщая полость я камеру сгорания.

Несмотря на, герметичность прецизионной пары распылитель - игла, небольшое количество топлива прорывается через зазор между деталями пары. Просочившееся топливо

поступает в сливную трубку через отверстие в гайке и сверленый болт.

 

Форсунку крепят к головке цилиндров с помощью двух шпилек. При установке форсунки для лучшего уплотнения под гайку устанавливают медную прокладку.

Открытыми называют такие форсунки, у которых отсутствует запорное устройство

между трубопроводом высокого давления и камерой сгорания. Открытые форсунки по сравнен с закрытыми имеют ряд существенных недостатков: подтекание топлива через сопловое отверстие из-за недостатка четкого начала и конца впрыска топлива; плохое распиливание топлива при малой частоте вращения коленчатого вала вследствие резкого уменьшения давления впрыска. Из-за указанных недостатков открытые форсунки на дизелях применяются редко.

 

3.10. Регуляторы частоты вращения

 

В процессе эксплуатации автотракторные дизели работают с переменными нагрузками. Изменение нагрузки на дизель вызывает изменение частоты вращения коленчатого вала (скоростного режима).

Работа дизеля с непрерывно меняющимся скоростным режимом приводит к повышенным износам его деталей и снижению экономических показателей. Поэтому для поддержания заданного скоростного режима работы дизеля необходимо с изменением нагрузки изменять подачу топлива. При увеличении нагрузки частота вращения коленчатого вала уменьшается, поэтому подачу топлива необходимо увеличить, иначе дизель может остановиться. С уменьшением нагрузки частота вращения увеличивается, поэтому подачу топлива следует уменьшить, иначе частота вращения еще более увеличится и  может произойти разнос дизеля.

Изменение подачи топлива в цилиндры дизеля при изменении нагрузки осуществляется специальным механизмом — регулятором частоты вращения, который автоматически поддерживает заданный скоростной режим при изменяющейся нагрузке. На ав­тотракторных двигателях устанавливают центробежные регуляторы, которые по принципу действия делят на одно-, двух- и всежимные.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим работы двигателя. Их применяют на карбюраторных пусковых двигателях. Двухрежимные регуляторы ограничивают максимальную частоту вращения коленчатого вала и обеспечивают устойчивую работу на минимальных оборотах холостого хода. Их применяют на двухтактных дизелях.

 

Всережимные регуляторы обеспечивают устойчивую работу двигателя на всех скоростных режимах, начиная от холостого хода и кончая максимальной частотой сращения коленчатого вала. Их широко применяют на автотракторных дизелях (ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, СМД-14,Д-108 и др.). В качестве примера рассмотрим конструкцию и принцип действия центробежного всережимного регулятора. Регулятор размещен в корпусе, прикрепленном болтами к топливному насосу высокого давления. В корпусе расположен вал регулятора на двух шарикоподшипниках. Вал приводятся во вращение от кулачкового вала топливного насоса посредством шестерен. На валу установлена державка, на которой кренятся грузы и муфта с упорным подшипником. При вращении вала грузы расходятся под действием центробежных сил, отжимают муфту, которая через подшипник и ось пяты поворачивает рычаг. Рычаг расположен на общей оси с двуплечим рычагом и находится под действием пружины, которая одним концом закреплена на рычаге, а другим — на рычаге 12. На ось пяты надет рычаг рейки, один конец которой соединен с кулисой, а другой тягой — с рейкой топливного насоса.

 

Принцип действия регулятора. Если нагрузка на двигатель уменьшается, а подача топлива в цилиндры остается неизменной, то частота вращения коленчатого вала, а сле­довательно, и вала топливного насоса увеличивается. Под действием центробежной силы грузы расходятся в стороны и перемещают муфту вместе с пятой вправо, вызывая поворот рычага, управляющего рейкой насоса, по часовой стрелке. Рейка выдвигается аз корпуса уменьшая подачу топлива. С перемещением пяты вправо поворачивается рычаг. При этом пружина растягивается и сопротивление перемещению рычага увеличивается. Уравновешивание действия силы пружины и центробежной силы грузов на рычаг прекращает дальнейшее перемещение рычажной системы, и рейка насоса, заняв определенное положение, позволяет поддерживать постоянную частоту вращения вала двигателя.

Если нагрузка на двигатель увеличивается при неизменной подаче топлива, то частота вращения коленчатого вала, а следовательно, и центробежная сила, действующая на грузы, уменьшаются. При снижении частоты вращения пружина преодолевает сопротивление грузов и поворачивает рычаг по часовой стрелке. Рычаг перемещает пяту и муфту влево. С перемещением муфты рычаг поворачивается против часовой стрелки, а рейка вдвигается в корпус насоса, увеличивая подачу топлива.

Необходимый скоростной режим работы двигателя устанавливается рычагом, связанным тягами с педалью управления топливным насосом в кабине водителя. При нажатии на педаль рычаг поворачивается на некоторый угол влево, натяжение пружины увеличивается, и рейка под действием пружины перемещается в сторону увеличения подачи. Частота вращения коленчатого вала двигателя при этом увеличивается до тех пор, пока центробежная сила груздков не уравновесит силу натяжения пружины. Для полного прекращения подачи топлива и остановки двигателя рычаг выключения подачи опускают вниз. При этом кулиса перемещает рычаг в крайнее правое положение и рейха полностью выдвигается из корпуса насоса и подача топлива прекращается. Резкое изменение подачи топлива предотвращается буферной пружиной и корректором. Минимальная и максимальная частоты вращения регулируются соответственно болтами.

 

 

1-предпусковой подогреватель;

2,9,10,13,14-топливопровод низкого давления;

3-форсунки;

4-трубка слива топлива;

5-камера сгорания;

6-топливопровод высокого давления;

7-перепускной клапан;

8-фильтр;

11-бак;

12-подкачивающий насос;

15-фильтр грубой очистки;

16-воздухоочиститель;

17-насос.

4.Вывод:

 

Ознакомился с устройством элементов системы питания дизелей, их расположением и креплением на двигателе.

 

 

www.referatmix.ru

Двигатели внутреннего сгорания

Доклад на тему:

Двигатели внутреннего сгорания.

Доклад подготовил:

ученик ___ класса

школы № ___

Ф.И.О.

г. Нижний Новгород 2002 год.

Один из самых распространенных двигателей – двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные и т.д., во всём мире насчитывается сотни миллионы таких двигателей. Существует два вида двигателей внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные.

Бензиновые ДВС работают на жидком горючем (бензине, керосине и т.п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах). Проектируют двигатели где горючим будет водород.

Основная часть ДВС – один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.

Внутри цилиндра движется поршень – металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем – пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт движения поршня коленчатому валу.

Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов – впускной, подаётся горючая смесь, через другой – выпускной, удаляются продукты сгорания. В верхней части цилиндра помещается свеча – приспособление для зажигания горючей смеси посредством электрической искры.

Наибольшее распространение получил четырёхтактный двигатель. Рассмотрим его работу. 1-ый такт – впуск (всасывание). Поршень, двигаясь вниз, засасывает горючую смесь. 2-ой такт – сжатие. Впускной клапан закрывается, поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-ий такт – рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения, смесь поджигается электрической искрой свечи, сила давления газов раскалённых продуктов горения – толкает поршень вниз. Движение поршня передаётся коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым производится полезная работа. Произведя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до атмосферного. 4-ый такт – выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.

Из четырёх тактов двигателя только один, третий, - рабочий. Поэтому двигатель снабжают моховиком, инерционным двигателем, запасающим энергию, за счёт которой коленчатый вал вращается в течении остальных тактов. Отметим, что одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах для более равномерной работы ставят 4, 6, 8 и более цилиндров на общем валу. Двигатели с цилиндрами, установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют их главным образом в авиации.

Дизельные – другой тип двигателей внутреннего сгорания. Воспламенение в его цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно, сжатый поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры. Этим он отличается от бензинового топлива внутреннего сгорания, в котором используется особое устройство для воспламенения топлива.

Первый дизельный двигатель был собран в 1897 г. немецким инженером Р. Дизелем и получил название от его имени.

Конструктивно дизель мало чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что у него есть цилиндр, поршень клапаны. И принцип действия дизеля тот же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан – форсунка. Назначение её - в определённые фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны , топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя.

Пусть начальным положением будет верхняя мёртвая точка. При движении поршня вниз (1-ый такт) открывается впускной клапан, через который засасывается воздух. Впускной клапан при обратном ходе поршня закрывается и в продолжении всего 2-го такта остаётся закрытым.

В цилиндре дизеля происходит сжатие воздуха (в бензиновом двигателе внутреннего сгорания на этой фазе сжимается горючая смесь). Степень сжатия в дизелях в 2-2,5 раза больше, вследствие чего температура воздуха в конце сжатия поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. В момент подхода поршня в верхнюю мёртвую точку начинается подача топлива из форсунки. Попадая в горячий воздух, мелко распыленное топливо самовозгорается. Сгорание топлива (3-ем такте) происходит не сразу, как в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, а постепенно, в продолжении некоторой части хода поршня вниз, объем пространства в цилиндре, где топливо сгорает, увеличивается. Поэтому давление газов во время работы форсунки остаётся постоянным.

Когда поршень возвращается в нижнюю мёртвую точку, открывается впускной клапан, и давление газов сразу падает, после чего заканчивается 4-ый такт, поршень возвращается в верхнюю мёртвую точку. Далее цикл повторяется.

Дизель относится к более экономичным тепловым двигателям (КПД достигает 44%) , он работает на дешевых видах топлива. Сконструированы и собраны двигатели мощностью до 30 000 КВт. Дизели используются главным образом на судах, тепловозах, тракторах, грузовиках (в последнее время стали выпускать легковые машины на дизелях), передвижных электростанциях.

Список литературы:

Энциклопедический словарь юного техника 1988 г.

Б.В. Зубков, С.В. Чумаков.

mirznanii.com

Принцип работы дизеля. Кратко. — DRIVE2

На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте. В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.

Нравится 6 Поделиться: Подписаться на автора

www.drive2.ru

Рудольф Дизель и дизельный двигатель

                             РУДОЛЬФ ДИЗЕЛЬ (1858-1913)В истории техники известны имена таких изобретателей, как Т.А Эдисон, Н. Тесла,       В.Г Шухов, которые подарили миру сотни идей и решений. У немецкого изобретателя Рудольфа Дизеля только одно детище, но зато такое, без которого сегодня не мыслим мир машин, - двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Этому двигателю изобретатель отдал всю творческую жизнь. Двигатель носит имя своего создателя.

Ещё студентом Мюнхенской высшей политехнической школы Р. Дизель увлёкся идеей повысить кпд паровой машины.

Кпд самой совершенной тогда паровой машины выше  10% поднять не удавалось. Студента целиком захватила эта мысль. Она не оставила Р. Дизеля и тогда, когда он стал инженером. Но путь от теории к воплощению мечты оказался очень труден. На это ушли годы.

И, наконец, долгий мучительный труд увенчался успехом. В 1892 г. он  получил патент на изобретённый им двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель Дизеля четырёхтактный. Изобретатель установил, что кпд двигателя внутреннего сгорания повышается от увеличения степени сжатия горючей смеси. Но слишком сильно сжимать горючую смесь нельзя: от сжатия она перегревается и вспыхивает раньше времени. Дизель решил сжимать не горючую смесь, а чистый воздух. И только к концу сжатия, когда температура достигла 600 – 650.С в цилиндр под сильным давлением впрыскивалось жидкое топливо. Конечно, оно немедленно воспламенялось, и газы, расширяясь, двигали поршень. Таким образом, Дизелю удалось значительно повысить кпд двигателя. К тому же здесь не нужна была система зажигания. Двигатель Дизеля очень экономичный, он работает на дешёвых видах топлива.

Впервые такой двигатель был построен в 1897 году.

К Дизелю пришла слава. Его двигатель внутреннего сгорания находил всё новое применение. Многие страны приглашали к себе изобретателя. В 1910 году Дизеля восторженно встречала Россия, несколько позже – Америка.

Но на родине изобретателя обвинили в том, что он пользуется незаслуженной славой, что его изобретение не ново. Дизель тяжело переживал эти нападки, стал, мрачен, много болел.

Обстоятельства гибели Дизеля трагичны. Сентябрьским днём 1913 года он сел на пароход, отправляющийся в Лондон. На утро Дизеля не нашли в каюте, он бесследно исчез.

Созданный Дизелем двигатель продолжает работать и совершенствуется. Дизели приводят в действие суда, тепловозы, автомобили, тракторы… и т.п. Эти двигатели используют также для привода электрогенераторов на тепловых электростанциях,

в качестве тяговых двигателей газо-турбовозов, большегрузных автомобилей и других

транспортных средств, в том числе кораблей, катеров и подводных лодок.

             В1903 году  К.Э Циолковский в своей статье «Исследование  мировых пространств

реактивными приборами» впервые в мире описал основные элементы ракетных двигателей, которые являются разновидностью реактивного двигателя.  

             В1909 году русский инженер Н.Герасимов разработал схему первого в мире турбореактивного двигателя. Ныне большинство военных и гражданских самолётов называются  реактивными потому, что на них установлены турбореактивные двигатели; эти двигатели устанавливают также и на больших вертолётах

              Принцип действия реактивного двигателя основан на использовании силы реакции (отдачи) струи газов,  вытекающий из сопла двигателя. Сила отдачи газовой струи заставляет двигатель перемещаться  в пространстве в сторону, противоположную

истечению струи. В кинетическую  (скоростную) энергию реактивной струи в реактивном двигателе могут преобразовываться  в разные виды энергии (химическая, ядерная,  электрическая, солнечная).    

             Реактивный двигатель сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т.е. движет себя сам без  участия промежуточных механизмов. Основная часть любого реактивного двигателя – камера сгорания. В ней в результате сгорания топлива образуют горячие газы. Вырываясь с большой скоростью из сопла, горячие газы создают реактивную струю, которая вызывает тягу двигателя и приводит в движение аппарат, на котором этот двигатель установлен.  

              Различают воздушно-реактивные двигатели и ракетные двигатели. В      воздушно-реактивных двигателях в камеру сгорания кроме топлива подаётся воздух. Поэтому такие двигатели можно использовать лишь там, где плотность атмосферы достаточна, чтобы двигатель не «задохнулся». Ракетный двигатель не нуждается в воздухе: все необходимые компоненты топлива он несёт с собой. Поэтому такие двигатели хорошо работают в безвоздушном пространстве, т.е. в космосе. Их устанавливают главным образом на боевых ракетах  и ракетах-носителях космических кораблей. Отсюда и название – ракетный двигатель. Для  достижения нужной скорости на космических ракетах устанавливают 2, 3, а иногда и больше двигателей; такие многодвигательные ракеты называются двухступенчатыми и трёхступенчатыми. Отработает одна ступень со своим двигателем и отделяется от ракеты. Тотчас включается двигатель следующей ступени. Так продолжается до тех пор, пока ракета не достигнет заданной скорости полёта.     

               История развития техники, и особенно машинного производства, тесно связанно с созданием и совершенствованием двигателей. И каков бы не был двигатель – водяное колесо или газовая турбина, электродвигатель или дизель, он является машиной, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую работу. Те двигатели, которые для получения механической работы используют природные энергетические ресурсы (топливо, поток воды, ветер и др.), называют первичными (например, паровая машина, гидротурбина, ветродвигатель.). Двигатели, преобразующие в механическую работу энергию первичных двигателей, называют вторичными (электрические, пневматические и др.). К двигателям относятся также устройства, способные накапливать механическую энергию, а затем по мере надобности отдавать её (инерционные, или маховиковые, пружинные и гиревые механизмы).                                 ДВИГАТЕЛЬ  ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.              Один из самых распространённых двигателей – двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т.д., во всём  мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей. Существуют два типа двигателей внутреннего сгорания  - бензиновые и дизели.

             Бензиновые двигатели внутреннего сгорания работают на жидкостном топливе         (бензине, керосине и т.п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом  сухой перегонкой из дерева). Проектируют двигатели, где горючим будет водород.

              Основная часть ДВС – один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.

              Внутри цилиндра скользит поршень – металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневыми кольцами), вложенные в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутки между поршнем и стенками цилиндра.

               Поршень снабжён металлическим стержнем – пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт движение поршня коленчатому валу.

               Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из клапанов – впускной подаётся горючая смесь, через другой выпускной удаляются продукты сгорания. В верхней части цилиндра помещается свеча – приспособление для зажигания горючей смеси посредством электрической искры.

                Наибольшее распространение в технике получил четырёхтактный двигатель. Рассмотрим его работу. 1-й такт – впуск (всасывание). Открывается впускной клапан. Поршень, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь. 2-й такт – сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень двигаясь в верх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-й такт – рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения. Смесь поджигается электрической искрой свечи. Сила давления газов – раскалённых продуктов горения – толкает поршень вниз. Движение поршня передаётся коленчатому валу, вал поворачивается, производится тем самым полезная работа. Производя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до атмосферного. 4-й такт – выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.

                  Из 4 тактов двигателя только один, третий – рабочий. Поэтому двигатель снабжён маховиком, за счёт которых вал вращаются в течение остальных тактов. Отменим, что одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах и т.п. для более равномерной работы ставят 4,6,8 и более цилиндров на общем валу. Двигатели с цилиндрами, установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название -  звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют их главным образом в авиации.

                   ДИЗЕЛЬ – другой тип двигателя внутреннего сгорания. В отличие от бензинового воспламенения в его цилиндрах происходит при впрыскивание топлива в воздух, предварительно сжатый поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры.

                   Этот двигатель назвали по имени немецкого инженера  Р. ДИЗЕЛЯ, построившего в 1897г. первый двигатель с воспламенением от сжатия – в этом  и заключается его отличие от бензинового двигателя внутреннего сгорания, использующего особое устройство для воспламенения топлива.

                   Конструктивно дизель мало, чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что у него есть цилиндр, поршень, клапаны. Да и принцип действия дизеля такой же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан – форсунка. Назначение её – в определённые фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны, топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя.

         Пусть начальным положением поршня будет верхняя мёртвая точка. При движении поршня вниз (первый такт) открывается впускной клапан, через который в цилиндр засасывает воздух. Впускной клапан при обратном ходе поршня закрывается и в продолжение всего второго такта остаётся закрытым.

         В цилиндре дизеля происходит сжатие воздуха (в бензиновом двигателе внутреннего сгорания на этой фазе сжимается горючая смесь). Степень сжатия в дизелях в 2 – 2,5 раза больше, вследствие чего температура воздуха в конце сжатия поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. В момент подхода поршня в верхнюю мёртвую точку начинается подача топлива в цилиндр из форсунки. Попадая в горячий воздух, мелко распылённое топливо само возгорается. Сгорание топлива (в третьем такте) происходит не сразу, как в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, а постепенно, в продолжение некоторой части хода поршня вниз; объём пространства в цилиндре, где топливо сгорает, увеличивается. Поэтому давление газа во время работы форсунки остаётся постоянным.

         Когда поршень возвращается в нижнюю мёртвую точку, открывается впускной клапан и давление газов сразу падает, после чего заканчивается четвёртый такт, поршень возвращается в верхнюю мёртвую точку.

         Дизель экономичней бензинового двигателя внутреннего сгорания, он работает на дешёвых видах топлива. Дизель относится к наиболее экономичным тепловым двигателям; его КПД достигает 44%. Сконструированы и построены двигатели мощностью до 30 тысяч кВТ. Дизели используются главным образом в качестве главных и вспомогательных судовых двигателей, на передвижных  электростанциях, на тепловозах, тракторах, грузовиках.                                                                                       

Дизель.  Двигатель этого типа работают на тракторах, автомобилях, танках и т.п. 1-патрубок выпускных газов. 2-форсунка. 3-охлаждающая вода. 4-поршень. 5-воздушный фильтр. 6-нагнетатель воздуха. 7-цилидр. 8-шатун. 9-коленчатый вал.10-малянная ванна.

Будете ли вы трактористом, машинистом, шофёром или просто автолюбителем, вы обязательно познакомитесь с работой двигателей внутреннего сгорания. Но уже более детально.

coolreferat.com

Реферат Рудольф Дизель

скачать

Реферат на тему:

План:

    Введение
  • 1 Биография
  • ЛитератураПримечания

Введение

Рудо́льф Кристиа́н Карл Ди́зель (нем. Rúdolf Chrístian Karl Diésel; 18 марта 1858, Париж — 29 сентября 1913, Ла-Манш) — немецкий инженер и изобретатель, создатель дизельного двигателя.

1. Биография

Родился в немецкой семье переплётчика книг. Во время франко-прусской войны с семьёй перебрался в Англию. В том же году отправляется на учёбу в Германию. Лучшим учеником заканчивает реальное училище (1873) и Аугсбургскую политехническую школу (1875). После приглашён в Мюнхенскую Высшую техническую школу, которую в 1880 году заканчивает, сдав выпускные экзамены с лучшими результатами с начала её существования.

27 февраля 1892 года Дизель подает заявку на получение патента на «новый рациональный тепловой двигатель». Который и получает в императорском патентном бюро в Берлине 23 февраля 1893 года под названием «Метод и аппарат для преобразования высокой температуры в работу» (зарегистрирован 28 февраля 1892 года). Второй патент с модифицированным циклом Карно был зарегистрирован 29 ноября 1893 года.

С 1893 года велись разработки нового двигателя на Аугсбургском машиностроительном заводе (с 1904 года M.A.N.) при финансовом участии компаний Фридриха Круппа и братьев Зульцер (Sulzer Brothers Ltd). Первый функционирующий двигатель был создан Дизелем там же в 1897 году. Мощность двигателя составляла 20 л. с. при 172 оборотах в минуту, КПД 26,2 % при весе пять тонн. Это намного превосходило существующие двигатели Отто с КПД 20 % и судовые паровые турбины с КПД 12 %, что вызвало немедленный интерес промышленности. Двигатель Дизеля сразу же нашёл применение, был оценён во многих странах. Но у себя на родине Р. Дизель не нашёл признания и тяжело это переживал.

Двигатель Дизеля был четырёхтактным. Изобретатель установил, что к.п.д. двигателя внутреннего сгорания повышается от увеличения степени сжатия горючей смеси. Но сильно сжимать горючую смесь нельзя, потому что тогда повышаются давление и температура и она самовоспламеняется раньше времени. И Дизель решил сжимать не горючую смесь, а чистый воздух. К концу сжатия воздуха в цилиндр постепенно под сильным давлением впрыскивалось жидкое топливо. Т.к. температура сжатого воздуха достигала 600-650 градусов, топливо самовоспламенялось, и газы, расширяясь, двигали поршень. Таким образом Дизелю удалось значительно повысить к.п.д. двигателя. К тому же здесь не нужна была система зажигания, а вместо карбюратора имелся топливный насос.

1 января 1898 Дизель открыл собственный завод по производству дизельных двигателей. Осенью 1900 года в Лондоне для этих целей регистрируется компания. Первый корабль с дизельным двигателем построен в 1903 году. В 1908-м построен первый дизельный двигатель малых размеров, первый грузовой автомобиль и первый локомотив на дизельном двигателе. В 1936-м впервые запущен в серию легковой автомобиль на дизельном двигателе (Мерседес-Бенц-260D). Его разработала компания «Даймлер-Бенц».

Многочисленные патентные процессы подорвали здоровье Рудольфа Дизеля. Он лечился в санатории[1] Нойвиттельсбах (Мюнхен) (нем. Neuwittelsbach). Кроме того финансовое состояние его дел было неудовлетворительным — Дизель не был хорошим бизнесменом. А финансовый кризис 1913 года привёл к его полному банкротству.

29 сентября 1913 года Рудольф Дизель отправился из Антверпена на борту парома «Дрезден» в Лондон на открытие нового завода от одной из компаний, которая производила двигатели его конструкции. Он, казалось, был в хорошем настроении, однако, после того, как вечером отправился в свою каюту, его больше никто не видел. Через несколько недель немецкими рыбаками были предъявлены для опознания два кольца, снятые с тела хорошо одетого мужчины, найденного в море. По морскому обычаю тело оставили в воде. Сын Рудольфа Дизеля опознал кольца, как принадлежащие его отцу. Выдвигались версии о самоубийстве или убийстве Дизеля. Точные обстоятельства смерти так и не были выяснены[2].

Почтовая марка Саарланда, посвящённая Р.Дизелю (1958)

wreferat.baza-referat.ru

Дизельный двигатель — реферат

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения распыленного топлива от соприкосновения со сжатым разогретым воздухом. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе (в просторечии — «солярка»).

История

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, названный «Дизель-мотором», был построен Дизелем к началу 1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан.

Интересно, что в написанной им книге в качестве идеального топлива  предлагалась каменноугольная  пыль. Эксперименты же показали невозможность  использования угольной пыли в качестве топлива  — прежде всего  из-за высоких абразивных свойств, как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также наблюдались большие проблемы с подачей пыли в цилиндры. Зато была открыта дорога к использованию в качестве топлива тяжелых нефтяных фракций. Хотя Дизель и был первым, кто запатентовал двигатель с воспламенением от сжатия, инженер по имени Экройд Стюарт ранее высказывал похожие идеи. Он предложил двигатель, в котором воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а затем нагнетался (в конце такта сжатия) в ёмкость, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя емкость нагревалась лампой снаружи, и после запуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода тепла снаружи.

Экройд  Стюарт 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.

В 1898 году на Путиловском  заводе в Петербурге инженером Густавом Тринклером был построен первый в мире «бескомпрессорный  нефтяной двигатель  высокого давления», то есть дизельный  двигатель в его  современном виде с форкамерой, который  назвали «Тринклер-мотором». При сопоставлении  двигателей постройки  «Дизель-мотора»  и «Тринклер-мотора»  русская конструкция, появившаяся на полтора  года позднее немецкой и испытанная на год  позднее, оказалась  гораздо более  совершенной и  перспективной. «Тринклер-моторы»  не имели воздушного компрессора, а подвод тепла в них был постепенным и растянутым по времени по сравнению с двигателем Дизеля. Российская конструкция оказалась проще, надежнее и перспективнее немецкой.

В 1898 г. Эммануэль Нобель приобрел лицензию на двигатель внутреннего  сгорания Рудольфа Дизеля. Двигатель приспособили для работы на нефти, а не на керосине. С 1899 г. Механический завод «Людвиг  Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизелей. В 1900 г на Всемирной  выставке в Париже двигатель Дизеля получил Гран-при, чему способствовало известие, что завод  Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, работавших на сырой  нефти. Этот двигатель  получил в Европе название «русский дизель».

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 высокооборотных 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.

В дальнейшие годы происходит рост популярности дизельных  двигателей для легковых и грузовых автомобилей, не только из-за экономичности  и долговечности  дизеля, но также  из-за меньшей токсичности  выбросов в атмосферу. Все ведущие европейские  производители автомобилей  в настоящее время  предлагают как минимум  по одной модели с  дизельным двигателем.

Дизельные двигатели применяются  также на железной дороге. Локомотивы, использующие дизельный  двигатель — тепловозы  — являются основным видом локомотивов  на не электрифицированных участках, конкурируют с электровозами за счёт автономности, перевозят до 40 % грузов и пассажиров в России и выполняют 98 % маневровой работы. Существуют также одиночные автомотрисы, дрезины и мотовозы, которые повсеместно используются на электрифицированных и не электрифицированных участках для обслуживания и ремонта пути и объектов инфраструктуры. Иногда автомотрисы и небольшие дизельные поезда называют рельсовыми автобусами.

Принцип работы

Четырёхтактный  цикл

1-й  такт. Впуск. Клапан  впуска открывается,  воздух поступает  в цилиндр и  клапан сразу закрывается.

2-й  такт. Сжатие. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке) сжимает воздух в 16(в медленных)-20(в быстроходных) раз, после чего в горячей среде распыляется топливо через форсунку.

3-й  такт. ( Рабочий ход). Горение, Расширение. После распыления топлива в горячем воздухе оно сгорает, двигая поршень вниз. (Поджог топлива происходит после того, как поршень почти достиг верхней мёртвой точки за счёт высокой температуры сжатого воздуха).

4-й  такт. Выпуск. Поршень  идёт вверх, клапан  выпуска открывается,  происходит выпуск  и продувка.

Далее повторяются все 4 такта.

В зависимости от конструкции  камеры сгорания, существует несколько типов  дизельных двигателей:

Дизель  с неразделённой  камерой («дизель  с непосредственным впрыском»): камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается  в надпоршневое пространство. Главное достоинство  — минимальный  расход топлива. Недостаток — повышенный шум («жесткая работа»), особенно на оборотах холостого  хода. В настоящее  время ведутся  интенсивные работы по устранению указанного недостатка. Например, в системе Common Rail для снижения жёсткости  работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск.

Дизель  с разделённой  камерой: топливо  подаётся в дополнительную камеру. В большинстве  дизелей такая  камера (она называется вихревой либо форкамерой) связана с цилиндром  специальным каналом  так, чтобы при  сжатии воздух, попадая  в оную камеру, интенсивно закручивался. Это  способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемых топлива и воздуха и самовоспламенению смеси. Такая схема считалась оптимальной и широко использовалась. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких дизелей двигателями с непосредственным впрыском топлива и с системами подачи топлива Common Rail.

Двухтактный цикл

Кроме вышеописанного четырёхтактного  цикла, возможно использование  двухтактного цикла. Поршень идёт вниз, открывая впускное и  выпускное окно. Воздух поступает в цилиндр  и в это же время  выходят отработавшие газы. Когда поршень  идёт вверх—все окна закрываются. Происходит сжатие—это первый такт. Через форсунки распыляется топливо  и оно загорается. Происходит такт расширения — поршень идёт вниз и снова открывает  все окна и т. д.

Для осуществления продувки в нижней части  цилиндра устраиваются продувочные окна. Когда поршень  находится внизу, окна открыты. Когда  поршень поднимается, он перекрывает окна.

Окна  могут использоваться и для выпуска  отработавших газов, и для впуска свежего  воздуха; такая продувка называется щелевой. Существует также  клапанно-щелевая  продувка, когда отработавшие газы выпускаются  через клапан в  головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха. Есть ещё двигатели, где в каждом цилиндре находятся два  встречно двигающихся  поршня; каждый поршень  управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (такая  система использовалась на тепловозах ТЭ3 и  ТЭ10, танковых двигателях 4ТПД, 5ТД (Ф) (Т-64), 6ТД (Т-80УД), 6ТД-2 (Т-84), в авиации — на бомбардировщиках Юнкерс).

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.

В связи с тем, что  организовать продувку вихревой камеры (или  предкамеры) при двухтактном  цикле сложно, двухтактные  дизели строят только с неразделёнными камерами сгорания.

Дизель  имеет больший  КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.

Эксплуатация  тяжелого дизельного двигателя в настоящее  время обходится  дешевле любого другого  большого двигателя  внутреннего сгорания.  Дешевизна эта  определяется, в основном, меньшей стоимостью дизельного топлива  и надежностью  конструкции. Именно поэтому на дизели приходится самый  высокий процент  из сегмента применения больших двигателей. Эти преимущества также помогли  сделать дизельный  двигатель идеальным  для использования  в тяжелых промышленных перевозках. По всей России, дизельные  двигатели, применяются  в составе больших  грузовиков. Автомобили, однако, продолжают использовать и бензин. Бензиновые двигатели  сохраняют популярность в основном за счет желания потребителя  использовать в более  широком диапазоне  количество оборотов в минуту.  В  Европе, использование  дизельных двигателей в автомобилях  является гораздо  более распространенным явлением, чем в России.

Хотя  дизельные двигатели  более эффективны, они не подходят для  большинства типов  самолетов.  Чем  выше степень сжатия в дизельном двигателе, тем сильнее давление на головку блока, а также на почти  все движущиеся части. Большое давление заставляет производить  массивные и соответственно тяжелые запасные части, а в авиации  лишний вес не приветствуется. Если же запчасти изготавливать  из легких сплавов, то они дороги в производстве.

Тяжелая техника, такая, как  та, которая используются в горнодобывающей  промышленности и  строительстве, почти  всегда строится на базе дизельных двигателей. Тяжелые дизельные  двигатели применяются  и при получении  электрического тока большой мощности с использованием генераторов.

Дизельные двигатели получили широкое распространение  в речных и морских  перевозках. Подавляющее  большинство кораблей и катеров ходят  на дизельном топливе, оно  используется также в подводных  лодках.  В этих типах подводных  лодок, дизельный  двигатель запускается, когда подводная  лодка находится  на поверхности и  генератором заряжает аккумуляторы, которые  подводная лодка  будет использовать при нахождении под водой.

По  всему миру, дизельные  двигатели служат различным целям.  Они используются практически во всех видах тяжелых  машин и других транспортных средств.  Дизельные двигатели  используются в той  технике, где бензиновые просто не выдержат больших нагрузок. Дизель был популярен  на протяжении многих лет, просто потому, что двигатели  могут эксплуатироваться  в течение длительного  срока.  Хотя они  не могут предложить большие скорости, как бензиновые, зато предоставляют в  распоряжение большой крутящий момент.

turboreferat.ru

ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СОВРЕМЕННОГО ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Доклады о будущих и современных технологиях

А. Н. Кривошеин, А. А. Павлов

Научный руководитель - А. А. Павлов, канд. техн. наук, доцент Ярославский государственный технический университет

Современный дизельный двигатель - сложная, высокотехнологична машина, работа которой направлена на преобразование тепловой энергии в механическую. Главными требованиями, предъявляемыми к работе двига­теля, сегодня являются обеспечение максимальной мощности, пологой скоростной характеристики крутящего момента, минимальный уровень вредных выбросов в атмосферу. Выполнение всех вышеназванных требо­ваний достигается применением в современном дизеле, прежде всего, топ­ливных систем высокого давления с электронным управлением впрыском топлива. Новейшей и самой перспективной из таких систем является сис­тема сошшопгаП.

Целью проекта является проектирование и расчет дизельного двигате­ля, предназначенного для использования в качестве двигателя легкового автомобиля. Он должен быть высокооборотистым, мощным, компактных размеров. Анализ рынка современных дизельных двигателей и тендеНциЙ двигателестроения определяет требования, которым должен соответство­вать проектируемый двигатель:

- рабочий объем двигателя составляет от 2 до 3 дм3;

- число оборотов коленчатого вала - от 3000 до 5000 мин-1;

- удельная мощность около 40 кВт с цилиндра;

- соответствовать нормам токсичности отработавших газов не ниже требований стандарта Евро-5.

Для достижения поставленной цели необходимо:

- подобрать прототип (аналог) проектируемого двигателя;

- разработать и описать конструкцию основных систем двигателя;

- произвести тепловой и динамический расчеты, расчет деталей дви­гателя на прочность;

- разработать технологию изготовления деталей двигателя;

- оценить экономический эффект от проектирования двигателя.

В итоге будет спроектирован рядный 4-цилиндровый дизельный дви­гатель для легкового автомобиля, отвечающим всем технико-экономичес­ким и экологическим требования, предъявляемым к таким двигателя на се­годнЯшнИй день.

Технологии «Умный дом».

Технология «Умный дом» создавалась с одной целью – экономия времени, которое тратится на домашнюю рутинную работу. Новые технологии, применяемые в системе умного дома, поражают своим многообразием. С помощью, так называемой …

ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ФИНАНСОВОГО СОСТОЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ Ю. А. Ратова

Научный руководитель - А. А. Киселев, канд. пед. наук, профессор Ярославский государственный технический университет Развитие рыночных отношений требует осуществления новой финан­совой политики, роста эффективности производства на каждом конкрет­ном предприятии химической …

ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ НОВОВВЕДЕНИЯМ В ОРГАНИЗАЦИИ

К. Е. Разумова Научный руководитель - С. Н. Буликов, д-р экон. наук, доцент Ярославский государственный технический университет Актуальность изменений и нововведений обусловлена необходимо­стью адаптации организации к требованиям внешней и внутренней …

msd.com.ua