Avtoargon.ru

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

В чем состоит принципиальная разница смесеобразования в дизелях и бензиновых двигателях

В чем состоит принципиальная разница смесеобразования в дизелях и бензиновых двигателях

Особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или, как их принято называть, дизелей (по имени изобретателя Р. Дизеля), является приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров.

В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыливается на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы.

Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550-700°С, а давление—3,5—5,5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Чтобы обеспечить наилучшие мощ-ностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в в.м.т. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в.м.т. в момент начала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыскивания топлива.

Для того чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке.

Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в. м. т. в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют у г-лом опережения подачи топлива.

В цилиндры дизеля фактически поступает одно и то же количество воздуха независимо от его нагрузки. При малой нагрузке в цилиндрах практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет большую величину. С увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива. Поэтому минимальное значение коэффициента избытка воздуха для различных типов дизелей, соответствующее их бездымной работе, устанавливают в пределах а= 1,3-т-1,7, что обусловливает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями.

Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания. По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования. Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями. Существующие камеры сгорания дизелей по общности основных признаков их конструкции объединяют в две большие группы: неразделенные (одно-полостные) и разделенные (двух-полостные).

Неразделенные камеры сгорания (рис. 8.1, а) представляют собой объем, заключенный между днищем поршня, когда он находится в в. м. т., и плоскостью головки. Такие камеры называют также однополостны-ми с объемным смесеобразованием, так как процесс смесеобразования основан на впрыскивании топлива непосредственно в толщу горячего воздуха, находящегося в объеме камеры сгорания дизеля. При этом для лучшего перемешивания частиц распыленного топлива с воздухом его свежему заряду сообщают при впуске вращательное движение с помощью завихрителей или винтовых впускных каналов, а форму камеры сгорания стремятся согласовать с формой струи топлива, подаваемой форсункой. Такой принцип смесеобразования используется в дизелях ЯМЗ и КамАЗ.

Рис. 8.1. Камеры сгорания дизелей: а—ЯМЭ-236; б—ЗИЛ-645; в—вихревого типа

В современных дизелях используется также пленочное смесеобразование, которое характеризуется тем, что большая часть впрыскиваемого топлива подается на горячие стенки шарообразной камеры сгорания, на которых оно образует пленку, а затем испаряется, отнимая часть тепла от стенок.

Принципиальная разница между объемным и пленочным способами смесеобразования заключается в том, что в первом случае частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом, а во втором основная часть топлива

сначала испаряется и в парообразном состоянии перемешивается с воздухом при интенсивном вихревом движении его в камере.

Разновидностью указанных способов смесеобразования является объемно-пленочное смесеобразование, которое обладает свойствами как объемного, так и пленочного смесеобразования. Существенным преимуществом этого процесса является возможность создания многотопливных дизелей, позволяющих использовать наряду с дизельным топливом высокооктановые бензины и спиртовые (метоноловые) смеси. В отечественном автомобилестроении к таким двигателям можно отнести дизель ЗИЛ-645, у которого процесс смесеобразования происходит в объемной камере сгорания (рис. 8.1, б), расположенной в поршне 6 в виде наклонной цилиндрической выемки со сферическим дном. Вращение воздушного заряда в камере обеспечивается при помощи вих-реобразующего канала, создающего кольцевой вихрь, направления вращения которого показано стрелкой. Топливо в камеру сгорания впрыскивается из двухдырочного распылителя форсунки, расположенного в головке цилиндра. Пристеночная струя направлена вдоль образующей камеры сгорания, объемная струя пересекает внутренний объем камеры ближе к ее центру. Из-за пристеночной струи такой процесс часто называют объемным пристеночно-пленочным смесеобразованием. Этот процесс по сравнению с другими способами смесеобразования дает хорошую экономичность и обеспечивает более мягкую работу дизеля с плавным нарастанием давления в его цилиндрах, а также улучшает пусковые качества дизеля, снижая его дымность и токсичность отработавших газов.

Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, соединенных между собой каналами: основного объема, заключенного в полости над днищем поршня, и дополнительного, расположенного чаще всего в головке блока. Применяются в основном две группы разделенных, или двухполостных, камер: предкамеры и вихревые камеры. Дизели с такими камерами называют соответственно вихревыми и предкамер-ными.

В вихрекамерных дизелях (рис. 8.1, в) объем дополнительной камеры составляет 0,5 — 0,7 общего объема камеры сгорания. Основная и дополнительная камеры соединяются каналом, который располагается тангенциально к образующей дополнительной камере, в результате чего обеспечивается вихревое движение воздуха.

В дизелях с предкамер-ным смесеобразованием предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня. В результате частичного воспламенения топлива в момент его впрыскивания в предкамере создается высокая температура и давление, способствующие более эффективному смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере.

Современные быстроходные вихре- и предкамерные дизели имеют достаточно высокие мощностные показатели при сравнительно высокой степени сжатия. К их основным недостаткам следует отнести увеличенный расход топлива по сравнению с дизелями с неразделенными камерами и затрудненный пуск двигателя, что вызывает применение специальных пусковых устройств.

Чем отличается бензиновый двигатель от дизельного

Каждый человек, у которого появились желание купить автомобиль, должен выбрать между бензиновым и дизельным двигателем. Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Сегодня вы узнаете о том, в чем отличие дизельного двигателя от бензинового. Рассмотрим также преимущества и недостатки этих силовых агрегатов.

Выбирать двигатель, как и весь автомобиль, необходимо с учетом конкретных требований и реальных условий использования. Линейка двигателей большинства современных автомобилей включает и бензиновые, и дизельные моторы, поэтому выбор только за покупателем.

Конструктивные особенности

Информация о том, как работают эти двигатели, поможет вам понять, чем бензиновый двигатель отличается от дизельного.

  1. Дизельный двигатель. В этом типе ДВС формирование смеси топлива и воздуха происходит очень быстро. Сжатие воздуха в цилиндре мотора приводит к его нагреву до температуры 900°С. Подача топлива осуществляется в последний момент, отдельно от воздуха. Высокая температура обеспечивает самовоспламенение смеси, поэтому дополнительная искра от свечей зажигания (как в бензиновом ДВС) не нужна. Конструкция дизельного мотора предусматривает наличие топливного насоса высокого давления и свечей накала для разогрева топлива перед впрыском.
  2. Бензиновый двигатель. Через впускной коллектор этого двигателя происходит подача готовой топливовоздушной смеси в камеру сгорания (впрыск топлива регулируют форсунки, а подачу воздуха – дроссельная заслонка). Смесь равномерно распределяется по всему цилиндру. Сжатие нагревает её до температуры около 500°С и только после этого свеча зажигания дает искру, чтобы смесь воспламенилась.

Бензиновый или дизельный двигатель: в чем разница

Принцип работы дизельного ДВС

Здесь смесеобразование происходит быстрее, чем у бензинового двигателя. Воспламеняется топливо благодаря высокой степени сжатия (от 15:1 и выше). Чем выше давление – тем горячее воздух в цилиндре, температура которого на пике около 1000 градусов.

Читать еще:  Газель 405 двигатель схема управления двигателем

Впрыскиваемый дизель легко детонирует, образуя рабочий ход цилиндра. Отсюда итог: максимальная мощность и крутящий момент достигается намного раньше, чем у бензинового агрегата.

Дизельный двигатель имеет намного больший момент, но меньшую мощность, относительно бензинового агрегата такого же объема, при условии отсутствии турбины у первого.

Как работает бензиновый мотор

Формирование топливно-воздушной смеси происходит либо во впускном коллекторе, либо в камере сгорания (непосредственный впрыск).

В такте сжатия топливо и воздух, а также частицы угарных газов, окончательно смешиваются, после чего сжатая смесь поджигается, происходит воспламенение, резкое повышение температуры (около 2500 градусов) и давления, что позволяет толкать поршень вниз.

Отношение мощности к экономичности

Несмотря на то, что что стоимость дизельного топлива и бензина практически одинакова, дизельные агрегаты, при равном объеме, экономичнее бензиновых. ДТ намного эффективнее сгорает, поэтому разница между расходом одинаковых по объему двигателей, варьируется от 20 и до 50%. Соответственно, здесь в выборе — бензиновый или дизельный двигатель — лидирует второй.

Бензиновые агрегаты имеют большую мощность при одинаковом объеме, например: 2-х литровый двигатель Mercedes-Benz E-class W124 в бензиновом варианте имеет мощность 135 «лошадей», а дизельный – 75.

Компенсируется недостаток мощности крутящим моментом, который достигается при 1800-3500 об/мин. Это объясняет факт, что вся грузовая, и частично коммерческая техника, имеет под капотом дизельный мотор.

Экологичность

Дизельное топливо более тяжелое, относительно бензина, однако имеет повышенный спрос в Европе и США, так как выбрасывает в атмосферу намного меньше СО2, но только при условии исправного двигателя, иначе ситуация кардинально меняется.

Производительность и расход топлива

Очень часто мы слышим о том, что ездить на автомобилях с дизельными двигателями гораздо выгоднее, чем на бензиновых моделях. Но на самом деле все не так однозначно. Во-первых, новый дизельный автомобиль всегда будет дороже аналогичной версии с бензиновым ДВС. Во-вторых, стоимость дизельного топлива практически сравнялась с ценой бензина. В-третьих, стоимость ремонта дизельного агрегата в случае его поломки существенно выше, чем у бензинового двигателя. О возможности использования газобаллонного оборудования на бензиновых ДВС поговорим позже, но это тоже серьезный способ экономии.

Расход топлива дизельного мотора действительно значительно меньший. Но производительность – это козырь бензинового двигателя. В то же время дизельные ДВС могут похвастаться стабильной тягой практически во всем диапазоне оборотов, чего не скажешь об их бензиновых аналогах.

Дизель или бензин плюсы и минусы – безопасность эксплуатации

Решая, что лучше дизель или бензин, с точки зрения безопасности эксплуатации, нужно понимать, что существующая разница является следствием конструктивных особенностей и количеством вредных примесей выхлопе. Дизельное топливо сгорает не так интенсивно, как бензин; значит, риск возгорания ниже. Отсутствие системы зажигания также повышает безопасность эксплуатации. Почему так происходит? Дизелю для воспламенения нужна высокая температура, а не искра, что может привести к возгоранию.

Низкая токсичность ДТ — еще один аргумент в пользу солярки. Применительно к этому и предшествующему пункту (что экологичнее дизель или бензин) ДТ уверенно выигрывает.

Ключевые плюсы и минусы дизельного и бензинового двигателей

Дизель

Главный плюс ДВС этой категории – мощная тяга. Так как солярка загорается в результате сильного сжатия и сгорает в камере небольшого объема, поршень приводится в действие независимо от количества оборотов. В связи с этим дизельный двигатель обеспечивает великолепную тягу даже на холостых оборотах. Именно поэтому такие моторы используются в грузовом и коммерческом транспорте. Их также применяют на внедорожниках, которые используются в крайне непростых условиях.

На территории Европы дизели пользуются высоким спросом благодаря небольшому расходу топлива. Поэтому такие типы ДВС начали применять практически во всех автомобилях. Хотя старые типы моторов издавали характерный звук во время работы, современные дизельные движки лишены этого недостатка.

Плюсы:

  • экономия на топливе;
  • долгий срок службы;
  • стабильная тяга на разных оборотах;
  • более доступное топливо.

Минусы:

  • более низкие показатели динамики;
  • внушительный вес мотора;
  • необходимость использования только качественного дизтоплива;
  • дорогой ремонт;
  • необходимость эксплуатации более мощной АКБ;
  • проблемы с запуском в мороз;
  • более высокий уровень шума;

Мы упомянули о том, что дизельные моторы плохо заводятся в мороз и это действительно факт. Даже современные ДВС такого типа боятся низких температур. Обычно владельцы таких машин выходят из положения, используя специальное «зимнее» дизельное топливо, в которое рекомендуется добавлять специальные присадки, предотвращающие его сворачивание.

Бензин

Работа на высокооктановом топливе позволяет таким моторам развивать внушительную мощность. Такие автомобили могут похвастаться более впечатляющими скоростными показателями. При этом достичь пикового крутящего момента можно только в определенном диапазоне оборотов, о чем всегда указывается в технических характеристиках авто.

Ещё один значительный плюс бензиновых ДВС – универсальность. Установка ГБО позволяет ездить на смеси пропана-бутана или метане. В результате этого каждый километр пути будет стоить даже меньше, чем при использовании дизеля.

Преимущества:

  • отсутствие проблем с запуском в мороз;
  • высокая производительность;
  • сравнительная простота ремонта и сервисного обслуживания;
  • минимальный шум;
  • может работать на повышенных оборотах;
  • «переваривает» не особо качественное топливо.

Недостатки:

  • большой расход бензина;
  • максимальная тяга доступна лишь в определенном диапазоне оборотов;
  • меньший срок службы.

Что экономичнее: дизель или бензин?

Низкое качество ДТ в России — миф. Возможности заправки второсортным бензином или дизелем равновероятны, а происходит это чаще всего по причине выбора плохих АЗС. К тому же, обращения в сервис к официальным дилерам дизельных авто с поломкой ДВС из-за низкого качества солярки очень редки. Поэтому определить что выгоднее – дизель или бензин, по данному критерию достаточно сложно.

Иначе дела обстоят со скоростью износа элементов мотора. Движки, работающие на солярке, служат дольше, ибо коленвал и детали цилиндро-поршневой группы у бензиновых ДВС быстрее выходят из строя, требуя замены. Кроме того, дизель выполняет роль смазочного материала при сгорании. Поэтому в вопросе, что экономичнее дизель или бензин, однозначно выигрывает первый.

Впрочем, сегодня цены регулярно меняются, поэтому рекомендуем ознакомиться с актуальными расценками на дизельное топливо в России.

Какой двигатель выбрать?

Все зависит от того, где и как вы планируете использовать авто. Дизельный двигатель подойдёт для следующих целей:

  • семейное авто, желание сэкономить, спокойная манера вождения;
  • внедорожник с эксплуатацией далеко за пределами хороших дорог;
  • коммерческое назначение — транспортировка грузов, служба доставки и т.д.

Если изначально денег у вас немного, советуем выбрать авто с бензиновым агрегатом. Для экономии во время эксплуатации старайтесь ездить в спокойном режиме и установить ГБО.

Преимущества и недостатки каждого из типов двигателей

А теперь более подробно и досконально изучим все преимущества дизельного двигателя перед бензиновым, рассмотрим достоинства бензинового агрегата и уделим внимание недостаткам каждого из них. Эта информация позволит составить полную картинку и сделать соответствующие выводы.

Мощность

Для сравнения берутся два силовых агрегата разного типа, но одинаковых по объёму. При этом быстрее дизеля окажется бензин. Такой двигатель будет выдавать больше лошадиных сил. Что касается крутящего момента, то выше он будет у дизельного агрегата. Если в автомобиле больше ценится ускорение, то стоит выбирать бензиновый мотор. Если же на первое место выходит грузоподъёмность, то выбор будет склоняться в сторону дизеля. Здесь каждый самостоятельно определяет для себя, какой двигатель будет помощнее, в зависимости от первостепенного параметра.

Экономичность

Ввиду высокой стоимости автомобильного топлива каждый водитель задумывается о возможностях экономии. Потому экономичность мотора всегда учитывается чуть ли не в первую очередь. В одном литре дизеля содержится больше энергии, чем в литре бензина. Отсюда делаем вывод: дизельные агрегаты характеризуются высоким КПД, который не могут продемонстрировать бензиновые моторы. По вопросам экономичности лучше оказывается дизель.

Особенности эксплуатации

В этом разделе мы отобрали несколько параметров, которые являются важными и оказывают немалое влияние на выбор пользователя:

  1. Запуск в холодную погоду является проблемой для дизельного агрегата. Владельцы таких автомобилей знают о существовании летнего и зимнего топлива. Летний вариант нельзя использовать при минусовой температуре, поскольку он быстро замерзает и в таком состоянии может серьёзно навредить всей топливной системе. Проблема заключается в том, что невозможно отличить зимнее топливо от летнего, для этого необходимо провести лабораторные анализы. Бензиновый мотор таких проблем не испытывает и может плохо заводиться только в сильные морозы (около -40 градусов).
  2. Раньше дизельное топливо стоило дешевле бензина. Сейчас его стоимость почти приблизилась к цене своего оппонента. В некоторых случаях дизель даже оказывается дороже бензина. Современный автовладелец не сможет сэкономить на заправке. Надеяться на изменение такой ситуации не стоит. И всё же экономия присутствует за счёт более низкого расхода топлива, характерного для дизелей. Заправлять дизель придётся немного реже, чем бензин.
  3. Дизельные агрегаты чувствительнее к качеству топлива, чем их бензиновые оппоненты. При использовании дизеля низкого качества мотор выйдет из строя намного быстрее, чем можно ожидать. Нужно выбирать надёжную заправку с очень качественным топливом, что для России является большой редкостью.
  4. Нестабильная работа системы зажигания характерна для бензиновых моторов. Для устранения таких проблем нужны время и деньги.
Читать еще:  Что такое короткоходный двигатель в сборе

Шум и экологичность

Вопросы экологии стоят остро, особенно перед производителями автомобильной промышленности. Дизели в этом вопросе явно выигрывают перед бензиновыми агрегатами. Экологичнее чем дизель лишь гибриды и электрокары. Бензиновые моторы в плане экологичности явно проигрывают.

Зато агрегаты на основе бензина работают более тихо. Дизельные агрегаты, несмотря на все достижения мирового автопрома, остаются слишком громкими. Они шумные и являются источником вибраций. Эти недостатки становятся более ощутимыми на холостых оборотах и при наборе скорости. С шумностью и экологичностью понятно, а мы продолжаем искать плюсы и минусы, а также различия между дизелем и бензином.

Ремонт установок

Об этом нужно думать заранее, чтобы в будущем не жалеть о своей легкомысленности и недальновидности. Мы изучили стоимость краткосрочного ремонта и долгосрочного обслуживания, и вот что у нас получилось:

  • краткосрочный ремонт дизельного мотора будет стоить дороже за счёт большего содержания масла, что обуславливает частую замену прокладок, фильтров и прочих расходных материалов;
  • долгосрочное обслуживание в случае с дизельным агрегатом оказывается ниже из-за высокой долговечности, проведение капиталки для дизеля требуется гораздо реже, чем в случае с бензиновым мотором.

Бензиновые моторы более распространены на территории России. Их конструкция хорошо известна любому механику, потому проблем с ремонтом не возникает. Практически во всех автосервисах можно выполнить ремонт любой сложности. С дизелем так не получится. Нужно будет хорошо поискать подходящее СТО, которое специализируется на предоставлении таких услуг.

Совершенствование процесса смесеобразования в дизельном двигателе и его влияние на экологию

Рубрика: Экология

Дата публикации: 31.01.2015 2015-01-31

Статья просмотрена: 1070 раз

Библиографическое описание:

Картошкин, А. П. Совершенствование процесса смесеобразования в дизельном двигателе и его влияние на экологию / А. П. Картошкин, С. К. Корабельников, А. Н. Чистяков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 3 (83). — С. 339-342. — URL: https://moluch.ru/archive/83/15271/ (дата обращения: 31.08.2021).

Проблема экологичности двигателей внутреннего сгорания появилась давно, уменьшение вредных выбросов в атмосферу и безопасность использования транспортных средств, вот две проблемные области, связанные с применением автомобилей и тракторов.

Если считать, что основными двигателями внутреннего сгорания применяемыми в автомобильной и тракторной технике являются бензиновые, дизельные и появившиеся чуть позднее газотопливные двигатели и не так давно газодизель, то и рассмотрим их, а более конкретно, рассмотрим вопрос применения дизельных двигателей и возможное улучшение экологических показателей.

Как известно, процесс смесеобразования в дизельных двигателях отличается от процесса смесеобразования в бензиновых двигателях.

В бензиновых двигателях горючая смесь готовится сначала в карбюраторе, а затем в цилиндре, в такте впуска и сжатия, примерно такая же схема образования топливной смеси у впрысковых (инжекторных) двигателей, только вместо карбюратора используются форсунки, а у дизельных двигателей, процесс смесеобразования происходит в камере сгорания, в конце такта сжатия за 10–20˚ угла поворота коленчатого вала до ВМТ и за 0,002–0,01 секунды, что примерно в 5 раз меньше чем у карбюраторного или инжекторного двигателя, это и определяет более жёсткую работу дизельного двигателя по отношению к бензиновому, а полнота сгорания дизельного топлива обеспечивает экологичность, чем выше давление, температура, тем выше и КПД, при этом конечно необходимо учитывать и цетановое число. Система смесеобразования дизельного двигателя обеспечивает:

— Развитие топливного факела;

— Прогрев, испарение и перегрев топливных паров;

— Смешивание паров с воздухом.

Развитие смесеобразования и получение оптимальных результатов в дизеле зависит от нескольких факторов, например:

— Способа смесеобразования, формы камеры сгорания, размеров камеры сгорания, температуры поверхности камеры сгорания, от направления движения топливных струй и воздушного потока.

Существует несколько вариантов создания воздушного потока, наиболее благоприятного для смесеобразования в дизельном двигателе.

Рассмотрим применяемые способы образования воздушного потока в цилиндре при такте впуска.

Наиболее простой и давно применяемый способ, это создание тангенциального впускного канала перед клапаном (рисунок 1). Такой впускной канал создаёт поток воздуха в виде завихрения направленного как вдоль цилиндра, так и по радиальному направлению.

Такой способ является относительно эффективным, но способ получения такого канала литьём в форму, это сложный и дорогостоящий процесс изготовления самой формы, да и проведение самого литья процесс не простой, а это приводит к увеличению стоимости головки блока цилиндров.

Также применяется винтовой впускной канал (рисунок 2), что очень похоже на предыдущий способ, но форма канала немного сложнее. Здесь трудности те же, что и в первом случае.

Оба эти способа, кроме сложности и увеличения стоимости, имеют ещё один главный недостаток, и в первом и втором случае воздушный поток закручивается до клапана, а это означает, что пройдя через узкий зазор между клапаном и седлом клапана воздушный поток, хотим мы этого или нет, будет сильно подрегулирован и форма завихрения изменится, поток будет частично выровнен.

Следующий способ создания воздушного потока, это установка отражателя (рисунок 3). Отражатель находится частично на пути движения воздуха и закручивает поток в заданном направлении.

Отражатель (его ещё называют экраном) может быть установлен как на тарелке клапана с внутренней стороны, так и на седле клапана, но со стороны обращённой в камеру сгорания.

Такой способ наверное более оптимальный, нет дорогого литейного оборудования, воздушный поток формируется (завихряется) на входе в цилиндр и препятствий на пути нет.

При проведении исследовательских работ на лабораторном стенде было предложено установить завихритель (рисунок 4 и 5) в свободное пространство между седлом клапана и направляющей втулкой клапана. Изделие состоит из двух колец, наружного и внутреннего, соединённых лопастями. Изделие может быть установлено при сборке ГБЦ или при ремонте ГБЦ под седло клапана. Данное устройство позволит создать вихревой поток воздуха при движении его в такте впуска. В связи с тем, что дизельные двигатели имеют разнообразные по форме камеры сгорания, то количество лопастей и угол наклона необходимо определять для каждой конструкции камеры.

Подобное изделие действительно создавало бы закручивающийся по образующей цилиндра воздушный поток непосредственно перед клапаном, но недостатками можно будет считать следующее: лопасти будут создавать препятствие на пути движения воздуха, уменьшая проходное сечение в самом узком месте, где скорость движения воздуха самая высокая; изготовление подобного завихрителя вызовет увеличение стоимости узла из за затрат на изготовление изделия литьём или штамповкой и изготовление оборудования для производства, а также его установкой и фиксацией в пространстве между седлом клапана и направляющей втулкой клапана.

Чтобы избежать всех этих недостатков предлагается для создания вращающегося воздушного потока применить впускной клапан со спиральными направляющими расположенными на внутренней стороне клапана рисунок 6

Такой клапан будет формировать вращающийся воздушный поток на входе в цилиндр, при этом проходное сечение не уменьшится, в конструкции узла не появятся дополнительные сборочные единицы. Изготовление такого клапана возможно способом горячей штамповки, сделав в форме матрицы спиральные каналы, не меняя при этом технологии производства, оборудования, сборочного процесса.

Таким образом, создавая наиболее благоприятные условия для полноты сгорания дизельного топлива, будут снижены выбросы по NOx.

Учитывая, что тракторная техника применяется иногда и в закрытых помещениях, парниковых и тепличных хозяйств, снижение вредных выбросов положительно скажется на здоровье работников и качестве выпускаемой продукции. Как правило при работе дизельных двигателей выделяются следующие вредные вещества: оксиды азота NOx самый токсичный газ из ОГ, Гидроводороды (СxНy) — этан, метан, бензол, ацетилен (всего около 200 разных гидроводородов). Гидроводороды образуются в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, иными словами пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха (окислителя) за счет слабой турбулентности, низкой температуры, плохого распыления. В данной статье рассмотрен только один из возможных способов снижения токсичности, это создание более сильной турбулентности для лучшего смесеобразования.

Читать еще:  Шатуны каких двигателей имеют косой разъем нижней головки

В настоящее время на лабораторной базе Санкт Петербургского государственного бюджетного образовательного учреждения «Автотранспортный и электромеханический колледж» проводится эксперимент с внедрением клапана с завихрителем. При проведении эксперимента используется современное обрудование: Стенд для нагрузочных испытаний двигателей с гидравлическим тормозом, диагностическое оборудование как отечественных, так и иностранных производителей, газоанализатор и дымомер. В проведении эксперимента принимают участие преподаватели колледжа и других высших учебных заведений, а также студенты колледжа.

В чем состоит принципиальная разница смесеобразования в дизелях и бензиновых двигателях

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
    • Общие сведения о двигателях внутреннеого сгорания
    • Основные части двигателя
    • Газораспределение в двигателях
    • Топлива и масла для двигателей
    • Смесеобразование и топливная аппаратура в дизелях
      • Основные элементы топливной аппаратуры
      • Распыление и смесеобразование в дизелях
    • Система и устройство двигателя
    • Примеры и описания судовых двигателей
    • Идеальные циклы и тепловые процессы в двигателях
    • Мощность и экономичность двигателя
    • Кинематика и динамика двигателя
    • Расчет на прочность основных деталей двигателей
    • Испытания и эксплуатация судовых двигателей
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Приготовление в цилиндре дизеля рабочей смеси топлива с воздухом для ее наилучшего сгорания называется смесеобразованием. Смесеобразование — один из важнейших процессов, от качества которого зависит полнота сгорания топлива, а следовательно, и экономичность работы двигателя. Качественное сме­сеобразование достигается за счет распыления топлива на мель­чайшие частицы и их равномерного распределения по всему объему воздуха камеры сгорания. Смесеобразование и сгорание рабочей смеси происходит за весьма короткое время от 0,006 до 0,03

Распыление топлива осуществляется при его впрыске в камеру сгорания через сопловые отверстия топливной форсунки. Сово­купность частиц распыливаемого топлива, образующаяся при выходе топлива из форсунки, называется факелом топлива. Основные параметры факела (рис. 163) следующие: длина факе­ла l и угол факела ?. Хорошее смесеобразование достигается не только за счет тонкого и однородного распыла, но и соответст­вия камеры сгорания форме факела и вихревых потоков воздуха в ней. Вихревые потоки образуются благодаря особой конструк­ции камеры сгорания и соответствующей форме донышка поршня.

Впрыск топлива в цилиндр осуществляется под большим дав­лением: 20—40 Мн/м 2 для тихоходных, 80—100 Мн/м 2 — для быстроходных дизелей и 100—200 Мн / м 2 — для насос-форсунок. В результате значительного перепада давлений в выходном от­верстии сопла форсунки и в камере сгорания, скорость истечения топлива достигает 100—400 м/сек, что приводит к его быстрому распаду на микрочастицы (5—50 мкм). С уменьшением диаметра сопла и снижением вязкости топлива качество расплыва возра­стает. Длина факела l должна быть такой, чтобы частицы топли­ва успевали сгореть до подхода к охлажденной стенке камеры. С увеличением давления впрыска длина факела возрастает; с повышением плотности сжатого в камере воздуха она умень­шается.

В дизелях различают неразделенные и разделенные камеры сгорания и соответственно способы смесеобразования:

однокамерный или непосредственный — топливо впрыскивается непосредственно в неразделенную камеру сгорания (к этому спо­собу относятся объемное, пленочное и объемно-пленочное смесе­образование);

предкамерный — камера сгорания состоит из двух неравных по объему частей;

вихрекамерный — сферическая или цилиндрическая камера располагается в крышке цилиндра.

Непосредственный способ смесеобразования применен в дизе­лях большой и средней мощности как тихоходных, так и средней быстроходности. На рис. 164 представлены схемы некото­рых неразделенных камер сгорания. Камеры образованы днища­ми поршня и крышки и стенками цилиндра. Топливо впрыски­вается через несколько (3—10) сопловых отверстий топливной форсунки. Равномерному качественному распылу также способ­ствует конфигурация камеры, согласованная с направлением и длиной факела топлива. Непосредственный способ смесеобразова­ния обеспечивает высокую экономичность работы двигателя благо­даря малым потерям тепла и облегченный пуск двигателя из холодного состояния.

К недостаткам непосредственного способа смесеобразования следует отнести жесткую работу двигателя и дорогостоящую топливоподающую аппаратуру.

При пленочном смесеобразовании большую часть топлива в жидкой фазе (90—95%) наносят на внутреннюю поверхность полушаровой камеры сгорания в поршне (рис. 164), где оно испа­ряется и поджигается воспламенившейся струей топлива (5—10%), распыленного обычным способом. При объемно-пле­ночном смесеобразовании часть топлива распыливается в воз­душном заряде, а другая попадает на стенки. При пленочном и объемно-пленочном смесеобразовании топливо впрыскивается под давлением, равным 15 Мн/м 2 . Завихрение в камере создается в результате установки экрана на всасывающем клапане или за счет соответствующей конфигурации всасывающего канала в крышке. Эти способы смесеобразования обеспечивают работу на различных сортах топлива, а также меньший шумовой уровень двигателя.

Для быстроходных дизелей малой мощности (цилиндровая мощность 100 кет) характерен предкамерный способ смесеобра­зования. Камера сгорания (рис. 165, а) состоит из предкамеры 3 небольшого объема, расположенной в крышке 5, и главной ка­меры 1 (надпоршневое пространство). Предкамера соединена од­ним или несколькими каналами (2—10 мм) 2 с главной камерой. Объем предкамеры составляет 25—30% общего объема камеры сгорания. При сжатии воздух, перетекая в предкамеру, интен­сивно завихряется, хорошо перемешивается с топливом, которое впрыскивается форсункой 4 под большим давлением (8—10 Мн/м 2 ) и частично (из-за недостатка воздуха) сгорает. Образовавшиеся газы выбрасывают несгоревшее топливо с большой скоростью из предкамеры, обеспечивая его хорошее распыливание и переме­шивание с воздухом в основной камере. В основной камере топ­ливо догорает. Достоинствами двигателей с предкамерным смесе­образованием являются: менее жесткая работа двигателя, более низкие давления впрыска, сопловые отверстия форсунок несколько большего диаметра (2—10 мм), чем у форсунок неразделенных камер, более дешевая топливная аппаратура и меньшая чувст­вительность к качеству топлива (пригодность для сжигания тя­желых сортов топлива). К недостаткам относятся: сложность конструкции крышек, меньшая экономичность двигателя и затруд­нительный пуск из холодного состояния. В двигателях с вихрекамерным смесеобразованием (рис. 165, б) вихревая камера 2 зани­мает до 80%. объема камеры сгорания, размещаясь в крышке 4 цилиндра 3 . В процессе сжатия воздух в вихревой камере интен­сивно завихряется, обеспечивая хорошее смесеобразование. Впрыск топлива в вихревую камеру осуществляется однодырчатой форсун­кой 1 под давлением 10—12 Мн/м 2 .

Вихрекамерное смесеобразование широко применяют в высоко­оборотных двигателях малой мощности, используемых для при­вода электрогенераторов. Удельный расход топлива в двигателях с раздельными камерами сгорания составляет 0,25—0,29 кг /(квт?ч). Увеличение расхода топлива в этих двигателях обусловлено зна­чительными тепловыми потерями в камере из-за большей поверх­ности охлаждения и гидравлических сопротивлений, возникающих при перетекании газов из вспомогательной камеры в главную. За счет тепловых потерь снижается температура в конце сжатия. Для облегчения запуска двигателя применяют специальные за­пальные приспособления: свечи накаливания или неохлаждаемые вставки.

Особенности процесса смесеобразования при использовании в дизелях сжиженного газа следующие: впрыск сжиженного газа в камеру сгорания осуществляется с меньшим давлением, чем впрыск дизельного топлива; большая испаряемость газа; незначи­тельные силы поверхностного натяжения и малая кинематическая вязкость. Благодаря этому достигается быстрый распад газового факела на мелкие капли и их испарение, что обеспечивает получе­ние качественной микроструктуры топливной смеси в камере сго­рания. В то же время указанные свойства в. сочетании с малой удельной массой сжиженного газа уменьшают пробивную способ­ность и дальнобойность топливного факела в воздушном заряде цилиндра дизеля.

В последние годы уделяется внимание вопросам повышения экономичности и мощности дизеля путем присадок к воздуху го­рючих природных газов или различных фракций жидкого топлива. Результаты исследований показывают, что работа дизеля с при­садкой топлива к воздушному заряду, т. е. с двухфазной подачей топлива, является весьма эффективной.

Присадки топлива в воздушный тракт позволяют совершенст­вовать процесс сгорания топлива и соответственно повысить мощ­ность двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector