Что такое дизель? Принцип работы, устройство и технические характеристики дизельного двигателя. Параметры дизельного двигателя


Дизельный двигатель

Дизельный двигатель, как и бензиновый, представляет собой поршневой ДВС, принцип которого заключается на самовоспламенении дизельного топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизельного двигателя, не особо отличается от бензинового, исключение в том, что в дизеле не предусмотрена система зажигания, так как воспламенение топлива проходит совсем по-иному. За запуск и работу двигателя отвечает не искра зажигания, а высокое давление, с помощью которого сжимается воздух, вследствие чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания требует особо прочных сплавов для изготовления клапанов, которые принимают на себя особо серьезные нагрузки. Дизельные двигатели в наше время, установлены не только на мощных грузовиках, но и на легковых авто, кроссоверах, и внедорожниках. Интересно то что дизельные двигателя могут работать на различных типах топлива: рапсовое масло, фракционные вещества и даже на чистой нефти.

Принцип работы дизельного мотора

Принцип работы дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, оно попадает непосредственно в камеру сгорания, при этом смешивается с горячей воздушной массой. Весь процесс работы такого мотора, заключается исключительно в топливо – воздушной смеси (ТВС).

Сперва в камеру сгорания подается воздух, который в процессе сжатия достигает температуры 800 градусов по Цельсию, затем под давлением 10 – 30 МПа подается дизельное топливо, вследствие чего происходит воспламенение этой смеси.

Весь этот процесс сопровождается высоким уровнем шума, поэтому дизельные двигатели являются более шумные, чем бензиновые.

Дизельные ДВС могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Конечно, большинство дизелей являются 4-х тактовыми.

Типы дизельных двигателей

Дизельные двигателя имеют три вида:

• С раздельной камерой сгорания. В таких ДВС топливо подается не в основную камеру сгорания, а в дополнительную, т.е. в вихревую камеру. Она располагается в головке блока цилиндров и соединена  с цилиндром каналом. В вихревой камере воздушная масса максимально сжимается, это помогает улучшать процесс воспламенения топлива. Процесс воспламенения начинается в самой камере, после уже переходит в основную камеру.

• С неразделенной камерой сгорания. В этих моторах, камера расположена в поршне, а само топливо подается непосредственно на пространство над поршнем. Нераздельные камеры сгорания, значительно экономят потребление топлива, но значительно повышают уровень шума при работе двигателя.

• Предкамерные двигатели. Подобные двигатели оснащаются вставной форкамерой, которая в свою очередь соединена с цилиндром тонкими каналами. Размер и форма каналов определяют  скорость движения газов при сгорании дизельного топлива, это снижает уровень токсичности и шума, при этом ресурс работы двигателя увеличивается.

Топливная система в дизельном двигателе

Вероятно, одну из главных ролей в дизельном двигателе выполняет топливная система. Основной задачей топливной системы является подача в определенное время нужного количества топливной смеси в камеру сгорания в определенно заданном рабочим давлением.

Особо важными элементами топливной системы в дизельном ДВС яаляются:

• топливный фильтр;

• форсунки;

• насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД)

Топливный насос

Насос отвечает за подачу топлива непосредственно к форсункам по установленным параметрам (такие параметры определяет – число оборотов, рабочего положения регулятора рычага и давление турбонаддува). Современные дизельные двигатели, оснащаются двумя типами ТНВД – распределительные и рядные (плунжерные).

Топливный фильтр

В дизельном двигателе, топливный фильтр играет не малую роль в правильной и «чистой» работе мотора. Он предназначен для выделения и удаления из топлива воды и лишнего воздуха из самой топливной системы.

Форсунки

Форсунки во взаимодействии с топливным насосом отвечают за своевременную подачу топлива в камеру сгорания. В дизельных ДВС применяются два типа форсунок – со шрифтовым и многодырчатым распределителем топлива. Распределитель форсунок устроен в форме факела, этим самым обеспечивая наилучший процесс самовоспламенения.

Турбонаддув и холодный пуск дизельного двигателя.

Турбонаддув отвечает за увеличение мощности и эффективности работы мотора. Турбина обеспечивает подачу большего количества воздуха для улучшения процесса сгорания топливной смеси, при этом увеличивается мощность двигателя. Для обеспечения нужного рабочего давления наддува воздушной смеси, в рабочем режиме двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Предпусковой подогрев двигателя, отвечает за процесс  заводки мотора в минусовую температуру. Это могут быть свечи накаливания, которыми оснащена каждая камера сгорания двигателя. При запуске двигателя, свечи накаливания достигают температуру в 900 градусов. После прохождения 15 секунд после успешного запуска двигателя, питание снимается со всех свеч подогрева. Нужно сказать, что подогрев двигателя очень полезная и нужная вещь, в регионах, где преобладают минусовые температуры.

Разобравшись немного, что представляет собой дизельный двигатель, конкретно и четко сказать невозможно какой ДВС лучше, бензиновый или дизельный. Недостатки и преимущества есть у обоих. Поэтому выбирать, стоит из тех, какие функции будут возлагаться на ваш силовой агрегат.

proinomarki.com

Что такое дизель? Принцип работы, устройство и технические характеристики дизельного двигателя

Дизельные двигатели весьма распространены на легковых автомобилях. Многие модели имеют хотя бы один вариант в моторной гамме. И это без учета грузовиков, автобусов и строительной техники, где их применяют повсеместно. Далее рассмотрено, что такое дизель, конструкция, принцип работы, особенности.

Определение

Данный агрегат представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, функционирование которого основано на самовоспламенении распыленного топлива от нагрева либо сжатия.

Особенности конструкции

Бензиновый двигатель имеет те же конструктивные элементы, что и дизель. Схема функционирования в целом также аналогична. Отличие состоит в процессах формирования топливовоздушной смеси и ее сгорания. К тому же дизельные моторы отличаются более прочными деталями. Это обусловлено примерно вдвое более высокой степенью сжатия, чем у бензиновых двигателей (19-24 против 9-11).

Классификация

По конструкции камеры сгорания дизели подразделяют на варианты с раздельной камерой сгорания и с непосредственным впрыском.

В первом случае камера сгорания отделена от цилиндра и соединена с ним каналом. При сжатии поступающий в камеру вихревого типа воздух закручивается, что улучшает смесеобразование и самовоспламенение, которое начинается там и продолжается в основной камере. Дизельные двигатели данного типа ранее были распространены на легковых автомобилях в связи с тем, что они отличались пониженным уровнем шума и большим диапазоном оборотов от рассмотренных далее вариантов.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания находится в поршне, а топливо подается в надпоршневое пространство. Такая конструкция изначально использовалась на низкооборотных моторах большого объема. Они отличались высоким уровнем шума и вибраций и низким расходом топлива. Позднее, с появлением топливных насосов высокого давления с электронным управлением и оптимизацией процесса сгорания, конструкторы достигли стабильной работы при диапазоне до 4500 об./мин. К тому же возросла экономичность, снизилась шумность и уровень вибраций. Среди мер по уменьшению жесткости работы – многостадийный предвпрыск. Благодаря этому двигатели данного типа получили в последние два десятилетия обширное распространение.

По принципу функционирования дизели подразделяют на четырехтактные и двухтактные, как и бензиновые моторы. Их особенности рассмотрены далее.

Принцип функционирования

Чтобы понимать, что такое дизель и чем обусловлены его функциональные особенности, необходимо рассмотреть принцип работы. Приведенная выше классификация поршневых ДВС основана на количестве тактов, входящих в рабочий цикл, которые выделяют по величине угла поворота коленчатого вала.

Следовательно, рабочий цикл четырехтактных двигателей включает 4 фазы.

  • Впуск. Происходит при повороте коленвала от 0 до 180°. При этом воздух проходит в цилиндр через открытый на 345-355° впускной клапан. Одновременно с ним во время поворота коленвала на 10-15° открыт выпускной клапан, что называют перекрытием.
  • Сжатие. Поршень, двигаясь вверх при 180-360°, сжимает воздух в 16-25 раз (степень сжатия), а впускной клапан закрывается в начале такта (при 190-210°).
  • Рабочий ход, расширение. Происходит при 360-540°. В начале такта до достижения поршнем верхней мертвой точки топливо подается в горячий воздух и воспламеняется. Это особенность дизельных двигателей, отличающая их от бензиновых, где происходит опережение зажигания. Выделяющиеся при этом продукты горения толкают поршень вниз. При этом время сгорания топлива равно времени его подачи форсункой и длится не дольше продолжительности рабочего хода. То есть при рабочем процессе давление газов постоянно, вследствие чего дизели развивают больший крутящий момент. Также важной особенностью таких моторов является необходимость обеспечения избытка воздуха в цилиндре, так как пламя занимает небольшую часть камеры сгорания. То есть отличается пропорция топливовоздушной смеси.
  • Выпуск. При 540-720° поворота коленвала открытый выпускной клапан поршень, двигаясь вверх, вытесняет выхлопные газы.

Двухтактный цикл отличается укороченными фазами и единым процессом газообмена в цилиндре (продувкой), происходящей между концом рабочего хода и началом сжатия. При движении поршня вниз продукты горения удаляются через выпускные клапаны или окна (в стенке цилиндра). Позже открываются впускные окна для поступления свежего воздуха. Когда поршень поднимается, все окна закрываются, и начинается сжатие. Чуть ранее достижения ВМТ впрыскивается и воспламеняется топливо, начинается расширение.

Из-за сложности обеспечения продувки вихревой камеры двухтактные моторы бывают только с непосредственным впрыском.

Производительность таких двигателей выше в 1,6-1,7 раз, чем характеристики дизеля четырехтактного типа. Ее прирост обеспечивается вдвое более частым осуществлением рабочих ходов, но частично сокращается из-за их меньшей величины и продувки. Вследствие удвоенного количества рабочих ходов двухтактный цикл особо актуален в случае невозможности увеличения частоты вращения.

Основной проблемой таких двигателей является продувка из-за ее непродолжительности, что невозможно компенсировать без снижения эффективности за счет укорочения рабочего хода. К тому же невозможно разделить выхлоп и свежий воздух, из-за чего часть последнего удаляется с отработанными газами. Данную проблему можно решить путем обеспечения опережения выпускных окон. В таком случае газы начинают удаляться до продувки, и после закрытия выпуска цилиндр дополняется свежим воздухом.

К тому же при использовании одного цилиндра возникают сложности с синхронностью открытия/закрытия окон, поэтому существуют двигатели (ПДП), в которых каждый цилиндр имеет два поршня, движущихся в одной плоскости. Один из них контролирует впуск, другой – выпуск.

По механизму осуществления продувку подразделяют на щелевую (оконную) и клапанно-щелевую. В первом случае окна служат и впускными и выпускными отверстиями. Второй вариант предполагает их использование в качестве впускных отверстий, а для выпуска служит клапан в головке цилиндра.

Обычно двухтактные дизели применяют на тяжелых транспортных средствах вроде кораблей, тепловоз

hochyvseznat.ru

Что такое дизель? Принцип работы, устройство и технические характеристики дизельного двигателя

Автомобили 23 марта 2017

Дизельные двигатели весьма распространены на легковых автомобилях. Многие модели имеют хотя бы один вариант в моторной гамме. И это без учета грузовиков, автобусов и строительной техники, где их применяют повсеместно. Далее рассмотрено, что такое дизель, конструкция, принцип работы, особенности.

Определение

Данный агрегат представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, функционирование которого основано на самовоспламенении распыленного топлива от нагрева либо сжатия.

Особенности конструкции

Бензиновый двигатель имеет те же конструктивные элементы, что и дизель. Схема функционирования в целом также аналогична. Отличие состоит в процессах формирования топливовоздушной смеси и ее сгорания. К тому же дизельные моторы отличаются более прочными деталями. Это обусловлено примерно вдвое более высокой степенью сжатия, чем у бензиновых двигателей (19-24 против 9-11).

Видео по теме

Классификация

По конструкции камеры сгорания дизели подразделяют на варианты с раздельной камерой сгорания и с непосредственным впрыском.

В первом случае камера сгорания отделена от цилиндра и соединена с ним каналом. При сжатии поступающий в камеру вихревого типа воздух закручивается, что улучшает смесеобразование и самовоспламенение, которое начинается там и продолжается в основной камере. Дизельные двигатели данного типа ранее были распространены на легковых автомобилях в связи с тем, что они отличались пониженным уровнем шума и большим диапазоном оборотов от рассмотренных далее вариантов.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания находится в поршне, а топливо подается в надпоршневое пространство. Такая конструкция изначально использовалась на низкооборотных моторах большого объема. Они отличались высоким уровнем шума и вибраций и низким расходом топлива. Позднее, с появлением топливных насосов высокого давления с электронным управлением и оптимизацией процесса сгорания, конструкторы достигли стабильной работы при диапазоне до 4500 об./мин. К тому же возросла экономичность, снизилась шумность и уровень вибраций. Среди мер по уменьшению жесткости работы – многостадийный предвпрыск. Благодаря этому двигатели данного типа получили в последние два десятилетия обширное распространение.

По принципу функционирования дизели подразделяют на четырехтактные и двухтактные, как и бензиновые моторы. Их особенности рассмотрены далее.

Принцип функционирования

Чтобы понимать, что такое дизель и чем обусловлены его функциональные особенности, необходимо рассмотреть принцип работы. Приведенная выше классификация поршневых ДВС основана на количестве тактов, входящих в рабочий цикл, которые выделяют по величине угла поворота коленчатого вала.

Следовательно, рабочий цикл четырехтактных двигателей включает 4 фазы.

  • Впуск. Происходит при повороте коленвала от 0 до 180°. При этом воздух проходит в цилиндр через открытый на 345-355° впускной клапан. Одновременно с ним во время поворота коленвала на 10-15° открыт выпускной клапан, что называют перекрытием.
  • Сжатие. Поршень, двигаясь вверх при 180-360°, сжимает воздух в 16-25 раз (степень сжатия), а впускной клапан закрывается в начале такта (при 190-210°).
  • Рабочий ход, расширение. Происходит при 360-540°. В начале такта до достижения поршнем верхней мертвой точки топливо подается в горячий воздух и воспламеняется. Это особенность дизельных двигателей, отличающая их от бензиновых, где происходит опережение зажигания. Выделяющиеся при этом продукты горения толкают поршень вниз. При этом время сгорания топлива равно времени его подачи форсункой и длится не дольше продолжительности рабочего хода. То есть при рабочем процессе давление газов постоянно, вследствие чего дизели развивают больший крутящий момент. Также важной особенностью таких моторов является необходимость обеспечения избытка воздуха в цилиндре, так как пламя занимает небольшую часть камеры сгорания. То есть отличается пропорция топливовоздушной смеси.
  • Выпуск. При 540-720° поворота коленвала открытый выпускной клапан поршень, двигаясь вверх, вытесняет выхлопные газы.

Двухтактный цикл отличается укороченными фазами и единым процессом газообмена в цилиндре (продувкой), происходящей между концом рабочего хода и началом сжатия. При движении поршня вниз продукты горения удаляются через выпускные клапаны или окна (в стенке цилиндра). Позже открываются впускные окна для поступления свежего воздуха. Когда поршень поднимается, все окна закрываются, и начинается сжатие. Чуть ранее достижения ВМТ впрыскивается и воспламеняется топливо, начинается расширение.

Из-за сложности обеспечения продувки вихревой камеры двухтактные моторы бывают только с непосредственным впрыском.

Производительность таких двигателей выше в 1,6-1,7 раз, чем характеристики дизеля четырехтактного типа. Ее прирост обеспечивается вдвое более частым осуществлением рабочих ходов, но частично сокращается из-за их меньшей величины и продувки. Вследствие удвоенного количества рабочих ходов двухтактный цикл особо актуален в случае невозможности увеличения частоты вращения.

Основной проблемой таких двигателей является продувка из-за ее непродолжительности, что невозможно компенсировать без снижения эффективности за счет укорочения рабочего хода. К тому же невозможно разделить выхлоп и свежий воздух, из-за чего часть последнего удаляется с отработанными газами. Данную проблему можно решить путем обеспечения опережения выпускных окон. В таком случае газы начинают удаляться до продувки, и после закрытия выпуска цилиндр дополняется свежим воздухом.

К тому же при использовании одного цилиндра возникают сложности с синхронностью открытия/закрытия окон, поэтому существуют двигатели (ПДП), в которых каждый цилиндр имеет два поршня, движущихся в одной плоскости. Один из них контролирует впуск, другой – выпуск.

По механизму осуществления продувку подразделяют на щелевую (оконную) и клапанно-щелевую. В первом случае окна служат и впускными и выпускными отверстиями. Второй вариант предполагает их использование в качестве впускных отверстий, а для выпуска служит клапан в головке цилиндра.

Обычно двухтактные дизели применяют на тяжелых транспортных средствах вроде кораблей, тепловозов, танков.

Топливная система

Топливная аппаратура дизельных двигателей существенно сложнее, чем у бензиновых. Это объясняется высокими требованиями к точности подачи топлива по времени, количеству и давлению. Основные компоненты топливной системы – ТНВД, форсунки, фильтр.

Широко применяется система подачи топлива с компьютерным управлением (Common-Rail). Она впрыскивает его двумя порциями. Первая из них маленькая, служащая для повышения температуры в камере сгорания (предвпрыск), что позволяет снизить шум и вибрации. К тому же данная система повышает на малых оборотах крутящий момент на 25%, снижает расход топлива на 20% и содержание сажи в выхлопных газах.

Турбонаддув

На дизельных двигателях очень широко применяют турбины. Это объясняется более высоким (в 1,5-2) раза давлением выхлопных газов, которые раскручивают турбину, что позволяет избежать турбоямы, обеспечив наддув с более низких оборотов.

Холодный запуск

Можно найти множество отзывов о том, что при отрицательных температурах не заводится дизель. Сложность запуска таких моторов в холодных условиях обусловлена тем, что для этого требуется больше энергии. Для облегчения процесса их оснащают предпусковым подогревателем. Данное устройство представлено свечами накаливания, размещенными в камерах сгорания, которые при включении зажигания подогревают воздух в них и работают еще в течение 15-25 секунд после запуска для обеспечения стабильности работы непрогретого мотора. Благодаря этому дизели заводятся при температурах -30...-25 °С.

Особенности обслуживания

Для обеспечения долговечности при эксплуатации необходимо знать, что такое дизель и как его обслуживать. Относительно невысокая распространенность рассматриваемых двигателей в сравнении с бензиновыми объясняется в том числе более сложным обслуживанием.

Прежде всего это касается топливной системы высокой сложности. Из-за этого дизели крайне чувствительны к содержанию в топливе воды и механических частиц, а ее ремонт дороже, как и двигателя в целом в сравнении с бензиновым того же уровня.

В случае наличия турбины также высоки требования к качеству моторного масла. Ее ресурс обычно составляет 150 тыс. км, а стоимость высока.

В любом случае на дизельных двигателях менять масло следует чаще, чем на бензиновых (в 2 раза по европейским нормам).

Как было отмечено, у данных моторов встречаются проблемы холодного запуска, когда при низких температурах не заводится дизель. В некоторых случаях это вызвано использованием неподходящего топлива (в зависимости от сезона на таких двигателях применяют различные сорта, так как летнее топливо при низких температурах застывает).

Эксплуатационные качества

К тому же многим не по душе такие качества дизельных моторов, как меньшие мощность и диапазон рабочих оборотов, более высокий уровень шума и вибраций.

Бензиновый двигатель действительно обычно превосходит в производительности, в том числе и литровой мощности, аналогичный дизель. Мотор рассматриваемого типа при этом имеет более высокий и ровный график крутящего момента. Повышенная степень сжатия, обеспечивающая больший крутящий момент, вынуждает применять более прочные детали. Так как они тяжелее, снижается мощность. К тому же это сказывается на массе двигателя, а следовательно, и автомобиля.

Небольшой диапазон рабочих оборотов объясняется более длительным возгоранием топлива, вследствие чего на высоких оборотах оно не успевает догореть.

Повышенный уровень шума и вибраций вызывает резкое нарастание давления в цилиндре при воспламенении.

Основными достоинствами дизелей считают более высокую тяговитость, экономичность и экологичность.

Тяговитость, то есть высокий крутящий момент на малых оборотах, объясняется сгоранием топлива по мере впрыска. Это обеспечивает большую отзывчивость и облегчает эффективное использование мощности.

Экономичность обусловлена как низким расходом, так и тем, что топливо для дизеля дешевле. К тому же возможно использовать в качестве него низкосортные тяжелые масла благодаря отсутствию строгих требований к испаряемости. А чем топливо тяжелее, тем выше эффективность мотора. Наконец, дизели работают на бедных смесях в сравнении с бензиновыми моторами и при высокой степени сжатия. Последнее обеспечивает меньшие потери тепла с отработанными газами, то есть большую эффективность. Все данные меры снижают расход топлива. Дизель, благодаря этому, тратит его на 30-40% меньше.

Экологичность дизелей объясняется тем, что в их выхлопных газах ниже содержание окиси углерода. Это достигается применением сложных систем очистки, благодаря чему сейчас бензиновый двигатель соответствует тем же экологическим нормам, что и дизель. Мотор такого типа ранее значительно уступал бензиновому в данном отношении.

Применение

Как понятно из того, что такое дизель и каковы его характеристики, такие моторы наиболее подходят для тех случаев, когда необходима высокая тяга на низких оборотах. Поэтому ими оснащают почти все автобусы, грузовики и строительную технику. Что касается частных транспортных средств, среди них такие параметры наиболее важны для внедорожников. Благодаря высокой экономичности данными моторами оснащают и городские модели. К тому же они удобнее в управлении в таких условиях. Тест-драйвы дизелей свидетельствуют об этом.

Источник: fb.ru Здоровье Что такое МРТ: принцип работы томографа и его диагностические возможности

В медицине используется большое число инструментальных методов исследования, часть из которых являются, по сути, универсальными, что позволяет диагностировать множество патологий из различных классификационных групп з...

Технологии Варистор - что это такое? Варисторы: принцип работы, типы и применение

Варистор – что это такое, где он применяется, и зачем необходим? Данный элемент электронных схем довольно редко используется, поэтому название его не на слуху. Давайте исправим это и ознакомимся с его работой и ...

Автомобили Датчик уровня топлива: принцип работы, устройство и установка

Датчик уровня топлива – то, что используется для того, чтобы измерять, насколько заполнен бензином бак автомобиля. Погрешность данного аппарата не превышает 1-го процента. Датчики уровня топлива обычно устанавли...

Бизнес Градирня - что это? Градирня: принцип работы. Устройство градирни

В промышленности устройства для изготовления пластмассы или холодильных аппаратов нуждаются в постоянном охлаждении. Для этих целей используется специальное оборудование – градирня. Что это такое? Каков механизм...

Дом и семья Доводчик дверной: принцип работы, устройство и рекомендации по установке

Если возникает необходимость в том, чтобы дверь закрывалась автоматически, лучшее, что можно придумать, – это установить дверной доводчик. Регулировка и правильный монтаж этого приспособления позволят раз и навс...

Домашний уют Что такое чиллер? Принцип работы системы "Чиллер-фанкойл"

Довольно непросто разбираться во всем, что есть на свете. А быть профессионалом во всех областях науки и техники и вовсе практически невозможно. Однако по долгу службы, в учебных целях, или просто для повышения собств...

Новости и общество Что такое суперпрезидентская республика? Особенности устройства и примеры

Все государства имеют разное устройство. Иной раз мы путаемся, читая или слушая мнения политологов, разъясняющих современную конфигурацию на мировой арене. А вопросы, оказывается, бывают крайне тонкими. К примеру, нек...

Образование Ядерный реактор: принцип работы, устройство и схема

Устройство и принцип действия ядерного реактора основаны на инициализации и контроле самоподдерживающейся ядерной реакции. Его используют в качестве исследовательского инструмента, для производства радиоактивных изото...

Технологии Холодильные машины: принцип работы, устройство и применение

Холодильные машины широко используются в различных областях промышленности. Они предназначены для отвода тепла от объектов, температура которых должна быть ниже, чем у окружающей среды. Низшим порогом является минус 1...

Бизнес Терморегулирующий вентиль: принцип работы, устройство и характеристики

Одно из основных применений терморегулирующего вентиля - это регулировка температуры в жилом здании или помещении. Для корректного использования данного устройства его необходимо устанавливать на радиатор отопления в ...

monateka.com

Степень сжатия дизельного двигателя – что нужно знать? + Видео » АвтоНоватор

Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик – степень сжатия двигателя.

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку,  к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.

Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.

Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.

Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.

Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.

В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.

Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

carnovato.ru

Степень сжатия дизельного двигателя – как увеличить параметры?

Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность.

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.

Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.

Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.

Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.

В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.

Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.

autotuning116.ru

Области применения дизельных двигателей

Подробности Просмотров: 11599

Никакие другие двигатели внутреннего сгорания не применяются так широко, как дизели'. Такая популярность объясняется, прежде всего, их высокой эффективностью и связанной с этим экономичностью. Наиболее важны следующие области применения дизелей:• стационарные силовые агрегаты;• легковые и легкие грузовые автомобили;• тяжелые грузовые автомобили;• строительная и сельскохозяйственная техника;• тепловозы;• суда.Дизели имеют рядную или V-образную компоновку. Они очень хорошо сочетаются с системами наддува воздуха, так как, в отличие от бензинового двигателя, здесь не возникает детонации (см. главу «Система подачи воздуха»).

Основные параметры

При использовании дизеля имеют значение следующие основные параметры:• мощность двигателя;• удельная мощность;• безопасность и надежность эксплуатации;• эксплуатационные расходы;• экономичность в эксплуатации;• совместимость с окружающей средой;• комфорт;• удобство компоновки в силовом отсеке.Конструкции дизелей меняются в зависимости от области их применения. 

Применение

Стационарные силовые агрегатыСтационарные силовые агрегаты (например, для дизель-генераторов) в основном работают с фиксированной частотой вращения коленчатого вала. Двигатель и система питания в этом случае должны быть он шмальни согласованы дли работы в постоянном режиме.

 

Регулятор частоты вращения коленчатого вала изменяет величину подачи топлива в зависимости от требуемой нагрузки. Чаще всего на стационарных агрегатах используется аппаратура впрыска топлива с механическим регулятором. В качества стационарных могут также применяться двигатели легковых и грузовых автомобилей. В этом случае регулятор должен быть настроен соответствующим образом.

Легковые автомобили и легкие грузовики

Двигателю легкового автомобиля особенно необходимы плавность работы и хорошая «эластичность», т. е. способность развивать высокий крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала (рис. 1). В этой области больших успехов разработчики дизелей достигли как модернизацией самих двигателей, так и применением новых систем впрыска с электронным управлением. Таким образом, зависимости кривых мощности и крутящего момента в начале 90-х годов существенно изменились. Благодаря этому на легковых автомобилях используются быстроходные дизели с частотой вращения коленчатого вала до 5500 мин ', гамма которых простирается от 10-цилиндрового двигателя рабочим объемом 5000 см* для автомобилей высшего класса до 3-цилиндрового рабочим объемом 800 см* для малолитражных автомобилей. Сегодня дизели легковых автомобилей в Европе оснащаются только системами непосредственного впрыска топлива, так как расход горючего у них примерно на 15...20% меньше, чем у дизелей с разделенными камерами сгорания. Эти агрегаты, почти повсеместно снабженные турбонагнетателями, развивают более высокий крутящий момент, чем аналогичные по рабочему объему бензиновые двигатели. Максимально возможная величина крутящего момента зависит в большинстве случаев от трансмиссии автомобиля и не определяется параметрами двигателя.

Названы по имени Рудольфа Дизепя (1858-1913). который в 1892 т. получил свой первый патент на -новый рациональный тепловой двигатель-. Тем не менее потребовалось провести много эксперимент!), прежде чем в 1897 г. в Аугсбурге устойчиво заработал первый дизель.

Рис.11. Привод клапанов2. Насос форсунка3. Поршень с пальцем и шатуном4. Охладитель наддувочного воздуха5. Насос системыохлаждения6. Цилиндр

Все более жесткие ограничения по нормам токсичности отработавших газов (ОГ) и постоянный рост мощности обусловили применение систем впрыска топлива с очень высоким рабочим давлением. Растущие ограничения содержания вредных веществ в ОГ требуют от разработчиков дизелей дальнейшего совершенствования конструкции, поэтому в будущем, особенно в области нейтрализации ОГ, следует ожидать новых изменений.

Тяжелые грузовые автомобили

Для тяжелых грузовых автомобилей прежде всего важна экономичность, поэтому здесь необходимо применять только дизели с системой непосредственного впрыска топлива (рис. 2). Частота вращения коленчатого вала этих двигателей достигает величины 3500 мин Ограничения норм токсичности ОГ для грузовых автомобилей также становятся все более жесткими. Это означает как высокие требования к существующим системам впрыска, так и необходимость разработки новых систем очистки и нейтрализации ОГ.

Рис.21. Генератор2. Форсунка3. Аккумулятор топлива4. ТНВД

Строительная и сельскохозяйственная техника

В области строительных и сельскохозяйственных машин дизель давно нашел многообразное применение. При определении параметров этих моторов, кроме особенно высокого значения экономичности, разработчики обращают внимание на прочность, надежность и удобство обслуживания. Максимальная мощность и оптимизация шума здесь имеют меньшее значение, чем, например, на легковых автомобилях. На строительной и сельскохозяйственной технике используются дизели самой разнообразной мощности — от 3 кВт до величин, превышающих значения, характерные для тяжелых грузовых автомобилей. В строительных и сельскохозяйственных во многих случаях ещеприменяются системы впрыска с механическим регулятором. В отличие от других областей, где используются преимущественно двигатели жидкостного охлаждения, здесь широко распространена надежная и простая в эксплуатации система воздушного охлаждения.

Тепловозы

Двигатели тепловозов конструктивно похожи на более крупные корабельные дизели, что обусловлено, в частности, длительным сроком их эксплуатации. Кроме того, они должны в крайнем случае работать на дизельном топливе худшего качества. Их типоразмеры охватывают область от больших дизелей грузовых автомобилей до средних судовых силовых агрегатов.

Суда

Требования к судовым дизелям сильно различаются в зависимости от области применения. Имеются агрегаты высокой мощности, например для морских или спортивных катеров. В этом случае применяются четырехтактные среднеоборотные двигатели с частотой вращения коленчатого вала до 1500 мин имеющие до 24 цилиндров (рис. 3). С другой стороны, большие двухтактные двигатели, имеющие высокую экономичность , находят применение в условиях длительной эксплуатации.

Рис.31. Нагнетатель воздуха2. Маховика - мощность двигателяb - кривая сопротивления движению¥ - граница полной нагрузки

 

 

История дизеля

В 1892 г. Рудольф Дизель (1858-1913) начал в Аугсбурге исследовательские работы, в основе которых лежала идея создания совершенно нового двигателя с воспламенением горючей смеси от сжатия. Через пять лет упорного труда, в 1897 г.. был создан первый в мире действующий мотор такого типа, развивавший мощность 20 л. с. при 175 мин-1. Этот агрегат имел ряд преимуществ по сравнению с уже нашедшими распространение паровыми машинами и поршневыми двигателями с воспламенением смеси от искры. Он расходовал заметно меньше относительно дешевого топлива и мог развивать значительно более высокую мощность. Изобретение Дизеля было быстро внедрено на судах и стационарных силовых агрегатах. Однако чем большее распространение находил дизель, тем более высокие требования предъявлялись к небольшим быстроходным двигателям с воспламенением топлива от сжатия. Самую большую проблему в создании высокооборотного дизеля представлял применявшийся в то время процесс подачи топлива, при котором оно вдувалось в камеру сгорания сжатым воздухом. Это ограничивало требуемое повышение частоты вращения коленчатого вала. Кроме того, был необходим очень дорогой дополнительный компрессор, который не позволял уменьшить габариты и массу силового агрегата. В конце 1922 г. Роберт Бош решил заняться разработкой новой системы впрыска дизельного топлива. Уже в начале 1923 г. появилось более десяти различных проектов топливных насосов высокого давления (ТНВД). С середины 1923 г. проводились первые моторные испытания. Летом 1925 г. был наконец принят окончательный проект топливного насоса. В 1927 г. первые серийные ТНВД покинули завод в Штутгарте. Разработанная Бошем топливная аппара тура открыла перспективы широкого внедрения дизелей и позволила освоить новые области применения. В Германии, азатем и во всем мире стали очень популярными дизельные грузовики. Первым серийным легковым автомобилем с дизелем стал Mercedesenz 260D1936 г. (2580 см1, 50 л. е.). Предвидение Рудольфа Дизеля сбылось.

Рис. 1Этот ТНВД был создам в 1927 г. для опытной эксплуатации легкового автомобили Stoewei. Двигатель рабочим объемом 2580 см3 развивал мощность 27 л. с. почти 20 кВт)

 

 

Эти большие низкооборотные дизели (п < 300 мин ') имеют наивысший среди поршневых двигателей эффективный коэффициент полезного действия (КПД) до 55%. В большинстве случаев они могут работать на недорогом мазуте, для чего, однако, ня борту судна требуется специальная подготовка топлива. В зависимости от качества его следует подогревать до высокой температуры (порядка 160СС). Только при таких условиях вязкость мазута уменьшается до значений, которые обеспечивают необходимую работу фильтров и насосов. На судах среднего водоизмещения часто применяются двигатели, которые, собственно, создавались для тяжелых грузовых автомобилей. В результате получается экономичный силовой агрегат, не требующий дополнительных затрат на разработку. При этом регулировки и настройки топливного оборудования должны быть изменены в соответствии с новыми условиями эксплуатации.

Многотопливные дизели

Для специального применения (например, использования на местности с нестабильной поставкой топлива или в военных целях) разрабатывались дизели, способные работать как на дизельном топливе, так и на бензине либо других альтернативных заменителях. К настоящему времени такие дизели утратили свою яктуяпьногть, поскольку они совершенно не укладываются в сегодняшние требования кэмиссии ОГ, а также не отличаются совершенными мощностными характеристиками.

Сравнительные параметры

Таблица 1 позволяет сравнить важнейшие параметры различных дизелей и бензиновых двигателей. У последних, оснащенных системаминепосредственного впрыска топлива, среднее эффективное давление примерно на 10% больше, чем у приведенных в таблице двигателей со впрыском топлива во впускной трубопровод. При этом удельный расход горючего уменьшается на 25%. Степень сжатия у этих двигателейдоходит до е=13.

 

 

Авиационные дизельные двигатели 20 х - 30 х годов

В 20-е — 30-е годы прошлого вена предпринималось множество попыток адаптировать двух- и четырехтактные дизели для применения в авиации. Преимуществами дизелей наряду со сравнительно небольшим расходом топлива и низкой его стоимостью считались также меньшая пожароопасность и упрощенное обслуживание, связанное с отсутствием карбюраторов и системы зажигания. Применение воспламенения топлива от сжатия позволяло ожидать меньшую потерю мощности двигателя на больших высотах. При использовании бензиновых двигателей существовала опасность возникновения перебоев в искрообразовании. Основные проблемы при разработке авиационного дизеля заключались в его высокой механической и тепловой нагруженности, а также в сложности достижения стабильного качества горючейсмеси на разных высотах. Самым удачным оказался авиационный двухтактный шестицилиндровый дизель Junkers Jumo 205 с противоположно движущимися поршнями (см. рис.). После своего первого появления в 1933 г. он устанавливался на многих самолетах. Этот дизель, развивая взлетную мощность 645 кВт (880 л. е.), чаще всего применялся для перелетов на большие расстояния, например в Трансатлантической почтовой службе. Всего было изготовлено около 900 экземпляров этого надежного двигателя. Система впрыска Jumo 205 для каждого цилиндра состояла из 2 секций топнового мотора с непосредственным впрыском топлива. На основе Jumo 205 в 1939 г. был создан двигатель Jumo 207 той же взлетной мощности, предназначенный для полетов на больших высотах. Благодаря турбонаддуву  самолеты с этими моторами достигали высот до 14 ООО м. Вершиной технического развития авиационных дизелей стал созданный в начале40-х годов экспериментальный 24-цилиндровый двигатель Jumo 224 с противоположно движущимися поршнями, развивавший взлетную мощность 3330 кВт (4400 л. е.). В этом Х-образном двигателе блоки цилиндров были расположены в форме креста, а поршни действовали начетыре коленчатых вала. Другие производители также создали ряд авиационных дизелей, которые, однако, так и не вышли из экспериментальной стадии. Позже интерес к авиационным дизелям уменьшился из-за совершенствования бензиновых двигателей высокой мощности с системами впрыска бензина.

 

 

  • < Назад
  • Вперёд >

www.boschdiagnost.ru