Avtoargon.ru

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

Как работает дизельный двигатель

Как работает дизельный двигатель

Дизельная технология сильно продвинулась вперед. Особенно это стало заметно в последнее десятилетие. Практически половина европейских авто на сегодня – это дизельные модели. Хотя принцип работы дизельного двигателя не изменился, но изменилось устройство. Теперь процесс проходит тише, а выхлопные газы стали более экологическими. Теперь из трубы не вырывается черный неприятный дым, который обогащает нашу планету вредными веществами.

Становление дизеля

Современные дизельные моторы отличаются своей мощностью. Их процесс работы прост, не требует много затрат, так как цикл проходит экономичней. Ведь в камеру внутреннего сгорания попадает сравнительно дешевое топливо в достаточно малых количествах по сравнению с бензиновым собратом. Характеристика дизельных моторов существенно отличается от бензиновых.

Главная отличительная характеристика дизельного двигателя – это процесс приготовления топлива для работы, а также его воспламенение. Обычно смесь готовится вне цилиндров, тогда как дизелю свойственно ее готовить именно в цилиндре. Также воспламенение смеси для бензинового возможно благодаря искре свечи, а в дизельном благодаря высокой температуре и большому давлению. Отсюда и сильный шум, который раньше так был свойственен двигателю.

Хотя сам процесс работы отличается мало. Рассмотрим этот четырехтактный цикл, свойственный для дизельного силового агрегата.

Цикл – впуск

На первом такте поршню нужно переместиться с верхней мертвой точки в нижнюю. В это время клапан для впуска открыт, а для выпуска закрыт. Так как в цилиндре разряженная атмосфера, то в него попадает воздух.

Цикл – сжатие

Теперь закрываются оба клапана. Поршень поднимается, воздух сжимается. Давление растет и достигает пяти МегаПаскалей. Растет и температура, так как воздух сжимается, она достигает семисот градусов по Цельсию.

Цикл – расширение

Достигнув верхней точки, когда давление в цилиндре на максимуме, впрыскивается доза горючего, которая распыляется форсункой. Так как температура высокая, то отдельные капельки, смешавшись с горячим воздухом, воспламеняются. В итоге температуру становится еще выше, достигая 1800 градусов по Цельсию. Давление тоже растет, достигая одиннадцати МегаПаскалей. Поршень опускается, совершается полезная работа. В итоге температура опускается до семисот градусов, давление падает до половины МегаПаскаль.

Цикл – выпуск

Открывается выпускной клапан. Поршень совершает движение, под которым выталкивается отработанный газ. Температура уже равна пятистам градусам, а давление одной десятой МегаПаскаль.

Так повторяются циклы и дальше.

Благодаря тому, какой процесс проходит в двигателе внутреннего сгорания, можно использовать дешевое горючее, что способствует более выгодному обслуживанию мотора. А это говорит об экономичности дизеля. К тому же и коэффициент полезного действия на десять процентов выше, чем бензинового. Да и процесс создания крутящего момента выше, так как он достигается с лучшими усилиями.

Можно отметить в процессе работы устройства несколько недостатков. Это, во-первых, более шумная работа, во-вторых, большее вибрирование, в-третьих, проблема в холодном цикле, что приводит к меньшей мощности. Но, учитывая, что процесс работы дизеля каждого нового авто все более совершенен, то и данные недостатки стали незаметны.

Строительство дизеля

Так как сжимается устройство дизеля сильнее раза в два, то сами детали выполняются более мощными, так как иначе подобный цикл они бы не выдержали. Например, речь идет о камере сгорания. Также отметим создание поршня. Он имеет структуру низа такой, какой предполагает камера сгорания. И чаще всего камера сгорания находится в самом поршне.

Также в дизельном устройстве поршень выступает выше блока цилиндров, что отличает его от бензинового мотора. Ведь воспламеняется горючее необычно, без искры, хотя свечи есть.

Немного поговорим о свече накаливания. Она устроена так, что имеет спираль, которая нагревает воздух в камере сгорания, это нужно особенно тогда, когда идет цикл впрыска холодной порции воздуха. Показатели дизеля состоят в том, что они связаны с тем, как впрыскивается воздух, и как он, накалившись, способствует взрыву смеси.

Работа внутри камеры

Цикл работы внутри камеры сгорания, как мы уже увидели, очень прост. Но типы камер сгорания могут быть разными. Выделяют две основные. Это неразделенные камеры сгорания и разделенные камеры сгорания. Во втором случае горючее впрыскивается прямо в головку цилиндра.

Выделяют раздельные камеры нескольких типов. Речь идет о форкамере и вихрекамере. В них смесь горит и образуется разными путями. Для первого варианта горючее отправляется в предварительное место, которое связано с отверстием в цилиндре, оно, соприкасаясь со стенками, образует смесь с воздухом. Она, в свою очередь, взорвавшись, отправляется по каналам в ту камеру, где происходит ее догорание. При этом каналы устроены так, что образуется разница в давлении между камерой и цилиндром.

Во втором случае, все происходит тоже отдельно, в полом месте. Когда идет такт, то воздух сжимается, попадая в камеру, там он закручивается, образуя вихревые силы. Именно это, а не удары о стенки, приводит к перемешиванию горючего и воздуха.

Можно заметить, что в разделенных камерах проходит двухэтапное перемешивание смеси и ее возгорание. Поэтому двигатель работает мягче. Но топлива при этом расходуется больше, так как поверхность камеры достаточно большая. Из-за этоого пусковые способности мотора ухудшаются.

Теперь перейдем к разговору о неразделенной камере, которая дала название дизелю – непосредственный впрыск. Она выглядит, как нечто полое, находясь в днище поршня. Топливо впрыскивается прямо в цилиндр, что уменьшает в разы расход горючего. Такой принцип работы можно наблюдать на грузовиках.

Что можно сказать о дизеле

Мы увидели существенную разницу между дизельным и бензиновым двигателем. Первый работает от возгорания горючей смеси за счет высокой температуры, а другой за счет искры. Также был рассмотрен принцип работы, такты, которых четыре, но это уже мало чем отличается от бензинового двигателя. Увидели, какими бывают камеры, их разницу.

Читать еще:  Can модуль для запуска двигателя mercedes

Дизельный двигатель: устройство системы питания

Система питания современного дизельного ДВС представляет собой целый комплекс устройств. Основной задачей становится не просто подача топлива к инжекторным форсункам, а еще и подача горючего под высоким давлением. Давление необходимо для высокоточного дозированного впрыска в камеру сгорания цилиндра. Система питания дизеля выполняет следующие важнейшие функции:

  • дозирование строго определенного количество топлива с учетом нагрузки на двигатель в том или ином режиме его работы;
  • эффективный впрыск топлива в заданный промежуток времени с определенной интенсивностью;
  • распыление и максимально равномерное распределение горючего по объему камеры сгорания в цилиндрах дизельного ДВС;
  • предварительная фильтрация топлива перед подачей горючего в насосы системы питания и инжекторные форсунки;

Особенности дизельного топлива

Большинство требований к системе питания дизельного мотора выдвигается с учетом того, что дизельное топливо имеет ряд специфических особенностей. Горючее такого рода представляет собой смесь керосиновых и газойлевых соляровых фракций. Дизельное топливо получают после того, как из нефти реализуется отгон бензина.

Дизельное топливо обладает целым рядом свойств, главным из которых принято считать показатель самовоспламеняемости, который оценивается цетановым числом. Представленные в продаже виды дизельного топлива имеют цетановое число на отметке 45–50. Для современных дизельных агрегатов наилучшим топливом является горючее с большим показателем цетанового числа.

Система питания дизельного ДВС обеспечивает подачу хорошо очищенного дизельного топлива к цилиндрам, ТНВД сжимает горючее до высокого давления, а форсунка подает его в распыленном на мельчайшие частицы виде в камеру сгорания. Распыленное дизельное топливо смешивает с горячим (700–900 °С) воздухом, который нагревается до такой температуры от высокого сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) и самовоспламеняется.

Дизельное топливо имеет еще и более высокую плотность сравнительно с бензином, а также обладает лучшей смазывающей способностью. Не менее важной характеристикой выступает вязкость, температура застывания и чистота дизельного топлива. Температура застывания позволяет делить топливо на три базовых сорта горючего: летнее дизельное топливо, зимний дизель и арктическое дизельное топливо.

Схема устройства системы питания дизельного ДВС

Система питания дизельного двигателя состоит из следующих базовых элементов:

  1. топливный бак;
  2. фильтры грубой очистки дизтоплива;
  3. фильтры тонкой очистки топлива;
  4. топливоподкачивающий насос;
  5. топливный насос высокого давления (ТНВД);
  6. инжекторные форсунки;
  7. трубопровод низкого давления;
  8. магистраль высокого давления;
  9. воздушный фильтр;

Дополнительными элементами частично становится электронасосы, выпуск отработанных газов, сажевые фильтры, глушители и т.д. Систему питания дизельных ДВС принято делит на две группы топливной аппаратуры:

  • дизельная аппаратура для повода топлива (топливоподводящая);
  • дизельная аппаратура для подвода воздуха (воздухоподводящая);

Топливоподводящая аппаратура может иметь различное устройство, но сегодня наиболее распространена система разделенного типа. В такой системе топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки реализованы в виде отдельных устройств. Топливо подается в дизельный двигатель по магистралям высокого и низкого давления.

Дизельное топливо хранится, фильтруется и подается к ТНВД под невысоким давлением посредством магистрали низкого давления. В магистрали высокого давления ТНВД поднимает давление в системе для осуществления подачи и впрыска строго определенного количества топлива в рабочую камеру сгорания дизельного двигателя в заданный момент.

В системе питания дизеля присутствуют сразу два насоса:

  • топливоподкачивающий насос;
  • топливный насос высокого давления;

Топливоподкачивающий насос обеспечивает подачу топлива из топливного бака, прокачивает горючее через фильтр грубой и тонкой очистки. Давление, которое создает топливоподкачивающий насос, позволяет осуществить подачу топлива по топливопроводу низкого давления к топливному насосу высокого давления.

ТНВД реализует подачу топлива к форсункам под высоким давлением. Подача происходит в соответствии с порядком работы цилиндров дизельного мотора. Топливный насос высокого давления имеет определенное количество одинаковых секций. Каждая из таких секций ТНВД соответствует определенному цилиндру дизельного двигателя.

Данные моторы работают жестко и шумно, имеют небольшой срок службы. В конструкции их системы питания отсутствуют топливопроводы магистрали высокого давления. Указанный тип ДВС не имеет большого распространения.

Вернемся к массовой конструкции дизельного мотора. Дизельные форсунки располагаются в головке блока цилиндров (ГБЦ) дизельного двигателя. Основной их задачей становится точное распыление горючего в камере сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД большое количество топлива. Получившиеся избытки горючего и проникающий в систему топливоподачи воздух возвращаются в топливный бак по специальным трубопроводам, которые называются дренажными.

Инжекторные дизельные форсунки бывают двух видов:

  • дизельная форсунка закрытого типа;
  • дизельная форсунка открытого типа;

Четырехтактные дизельные моторы преимущественно получают форсунки закрытого типа. В таких устройствах сопла форсунки, которые представляют собой отверстие, закрываются особой запорной иглой.

Получается, что внутренняя полость, расположенная внутри корпуса распылителей форсунок, сообщается с камерой сгорания только во время открытия форсунки и в момент впрыска дизельного топлива.

Ключевым элементом в конструкции форсунки выступает распылитель. Распылитель получает от одного до целой группы сопловых отверстий. Именно эти отверстия и образуют факел топлива в момент впрыска. От их количества и расположения зависит форма факела, а также пропускная способность форсунки.

Система питания турбодизеля

Система турбонаддува активно применяется для эффективного повышения мощности как бензинового, так и дизельного двигателя без увеличения рабочего объема камеры сгорания в конструкции силового агрегата. Топливоподводящая система в турбированных ДВС остается практически без изменений, зато схема и способ подачи воздуха в турбомоторах существенно меняется по сравнению с атмосферными агрегатами.

Наддув в дизельном двигателе реализован путем использования турбокомпрессора. Турбина в дизельном моторе использует энергию отработавших газов. Воздух в турбокомпрессоре сжимается, далее охлаждается и нагнетается в камеру сгорания дизельного ДВС под давлением на отметке от 0,15 до 0,2 МПа.

Читать еще:  Двигатель 1nz глохнет на холостых

Величина давления позволяет разделить системы турбонаддува на:

  • решения с низким наддувом, когда давление не превышает 0,15 МПа;
  • турбокомпрессор среднего наддува означает, что давление нагнетаемого в цилиндры воздуха соответствует показателю 0,2 МПа;
  • высокий наддув подразумевает давление свыше 0,2 МПа;

Использование турбокомпрессора для ДВС улучшает наполнение цилиндров двигателя воздухом. Автоматически происходит повышение эффективности сгорания порции впрыскиваемого топлива. Турбонаддув позволяет увеличить мощность силового агрегата на 30% и более.

Негативными последствиями в результате использования турбонаддува, особенно с высокими показателями давления нагнетаемого воздуха, является увеличение общей температуры в камере сгорания в результате интенсивного горения топлива, а также значительно возрастающие механические нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и газораспределительного механизма (ГРМ) по сравнению с атмосферными силовыми установками.

Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы.

Конструкция дизельного топливного насоса высокого давления, потенциальные неисправности, схема и принцип работы на примере устройства системы топливоподачи.

Виды дизельных форсунок в разных системах подачи топлива под высоким давлением. Принцип работы, способы управления форсунками, конструктивные особенности.

Распространенные неисправности дизельного двигателя и диагностика агрегатов данного типа. Проверка топливной системы дизельного мотора, полезные советы.

Линейка дизельных двигателей CRDi Hyundai/KIA: сильные и слабые стороны моторов данного типа, особенности эксплуатации, ремонта и обслуживания.

Назначение топливного насоса высокого давления в системе топливного впрыска дизельного двигателя. Виды ТНВД, конструктивные особенности насосов.

Blog-Mycar.ru

Все о ремонте, тюнинге, устройстве, эксплуатации автомобиля, советы, автоновости, автофакты

  • Blog-Mycar.ru
  • Общее устройство автомобиля
  • Принцип работы дизельного двигателя доступно и понятно

Принцип работы дизельного двигателя доступно и понятно

  • Разновидности дизельного топлива
  • Как работает дизельный двигатель?
  • Система подачи топлива в дизельных двигателях
  • Преимущества и недостатки дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя проще понять, изучив устройство и работу поршневого двигателя внутреннего сгорания. В этой статье будут рассмотрены не только технические аспекты работы дизеля, но и особенности, на которые стоит обратить внимание при эксплуатации моторов данного типа.

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельные двигатели уже довольно давно распространены в отрасли грузоперевозок. Они обладают большим крутящим моментом при сходных габаритах с бензиновыми движками и надежностью при повышенных нагрузках. Но постепенно дизельные моторы еще больше уменьшились в размерах и перекочевали на пикапы и малолитражные автомобили, сохранив все свои преимущества.

Иногда кажется, что на заправке мало кто заправляет легковой автомобиль дизельным топливом. И заправочное место обычно пустует, пока не подъедет очередной грузовик. И необычно наблюдать, когда с другой стороны дизельной колонки незаметно останавливается маленький компактный автомобиль, полная противоположность мощной машине.

Разновидности дизельного топлива

Дизельное топливо – понятие обобщенное. Обычно его относят к типу топлива, которое воспламеняется при сжатии, а не от искры. Это топливо получают из сырой нефти, как и бензин, но способом частичной очистки. Поэтому дизельное топливо больше нефть, чем бензин.

Есть и альтернативные источники для дизельного топлива. Растительное масло, из которого делают так называемый биодизель.

Как работает дизельный двигатель?

Этот тип двигателя существенно отличается от бензинового. Конечно, в обоих случаях происходит небольшой взрыв внутри цилиндра, куда подается топливо. Он же толкает поршень вниз. Однако достигается это совершенно различными способами.

В то время как смесь топлива с воздухом в бензиновом двигателе воспламеняется за счет искры от свечи зажигания, дизельное топливо не поджигают вообще. Дизели не оборудованы свечами зажигания, но вместо этого смесь загорается от сильного сжатия. В бензиновом двигателе степень сжатия колеблется от 8:1 до 10:1, т.е. объем топливовоздушной смеси в цилиндре сжимается до одной восьмой или десятой части от своего первоначального объема. В дизельном двигателе степень сжатия увеличивается почти в 2 раза. Смесь дизельного топлива с воздухом сжимается где-то от 14:1 до 22:1.

Принцип работы системы питания дизельного двигателя

Почему момент сжатия так важен? Потому что возгорание топлива происходит из-за избыточного давления на смесь. Дизельное топливо не горит при воздействии на него пламени или искры, но вырабатывает большое количество энергии, когда воспламеняется от сжатия.

Система подачи топлива в дизельных двигателях

Благодаря своей консистенции и плотности дизельное топливо более затруднительно распылять в цилиндр, чем бензин. К тому же дизель впрыскивается в самой верхней точке при максимальном сжатии. Это означает, что в системе впрыска должно быть невероятное давление, чтобы эффективно подать смесь в цилиндр. Поэтому в конструкции такого двигателя обычно присутствует два насоса. Один качает топливо из бака в моторный отсек, а второй высокого давления подает его к форсункам.

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

Использование новых систем впрыска топлива и сажевых фильтров означает, что дизельные двигатели работают тише и чище, чем прежде. Специфический запах при сгорании топлива, и громкая работа движка сведены к минимуму, а экономичное использование топлива повышает популярность таких двигателей.

У владельцев автомобилей с дизельным двигателем встречается общий набор проблем. При работе в холодном климате, дизельное топливо, как правило, превращается в гель и затрудняет запуск и работу двигателя. Эту ситуацию легко предотвратить или исправить, добавив антигель для дизельного топлива liqui moly. Но необходимость дополнительных затрат времени и денег на присадки по-прежнему раздражает автолюбителей.

Вода не очень хорошо воспламеняется. Когда дизельное топливо содержит водяной пар, это может существенно повлиять на его работу. Дизельные двигатели оснащены фильтром, так называемым фильтром сепаратором для дизельного топлива, который нуждается в регулярном обслуживании, чем обычно пренебрегают.

Читать еще:  В дизельный двигатель попал сахар что будет

Дизельные двигатели могут быть весьма дорогостоящими в ремонте, потому что их диагностика трудоемка. Наглядный пример распространенной проблемы многих производителей прокладка головки блока цилиндров. Она подвержена преждевременному износу, потому что находится в самой высокой точке, где компрессия максимальная.

В целом дизельный двигатель надежен, если проводить его регулярное техническое обслуживание. Однако делать его должен квалифицированный специалист, т.к. в ином случае велика вероятность повторного дорогостоящего ремонта.

Дизельный двигатель и принцип его работы

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на дизельном топливе. Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в способе подачи топливо-воздушной смеси в цилиндр и способе её воспламенения.

Краткая история

История дизеля по идее начинается с появления бензинового двигателя. В 1876 году Николаус Август Отто (Nikolaus August Otto) создал и запатентовал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Это изобретение использовало четырехтактный принцип сгорания, также известный как «Otto Cycle,» и это — основной тип двигателей для большинства автомобилей на сегодня. На ранних стадиях развития бензиновый двигатель не был эффективным, так же как и паровой двигатель. Приблизительно только 10 процентов топлива в таких двигателях использовалось в нужном направлении, остальная часть просто производила бесполезную высокую температуру.
В 1878 году Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) успешно закончил Политехнический университет (механический факультет) в Германии, где он изучил структуру парового и бензинового двигателя, и узнал их малоэффективность в применении. Эта информация заставила Рудольфа Дизеля задуматься о создании более эффективного двигателя. Большую часть времени он посвящал созданию и развитию нового проекта, который вскоре получил название «Дизельный двигатель внутреннего сгорания». В 1892 Рудольф Дизель закончил работу над новым проектом, что сейчас мы называем дизельным двигателем.

Если дизельные двигатели настолько эффективны, почему мы не пользуемся ими чаще? Основная причина, скоре е всего, кроется в том, что многие привыкли видеть в дизеле нечто «ужасное», что они ужасно грязные в плане экологии, более медленные и очень часто выходят из строя, очень дороги в обслуживании и ремонте. Но это неправильное мнение о дизельных двигателях. Автомобили с дизельными двигателями менее привлекательны на американском авторынке, так как дизельный двигатель создан по большей части для больших грузовиков, перевозящих громадные грузы на дальние расстояния, а не для ежедневных поездок в городской сфере. Но мнение людей о дизельном двигателе меняется в лучшую сторону, так как он совершенствуется и становится менее шумным и грязным. Также на сегодняшний день дизельный двигатель применяется на большинстве поездах.

Сравнение дизельного и бензинового двигателей

Основным элементом любой любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, созданные для преобразования химической энергии, доступную в топливе, в механическую.. По типу топлива различаются бензиновые и дизельные двигатели. В чем разница между ними? Каковы преимущества и недостатки у того или иного типа двигателя?
Механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз по внутренним цилиндрам. Поршни связаны с коленчатым валом, и перемещение поршней, известное как прямолинейное движение, создает поворот вала, который приводит в действие колеса.
И бензиновый и дизельный двигатели работают за счет воспламенения топлива и его подрыва. Главное различие между дизелем и бензином — способ подрыва горючей смеси . В бензиновом двигателе топливо смешано с воздухом и воспламеняется искрами от свечей зажигания. В дизельном двигателе это выглядит немного иначе: воздух в цилиндре нагрет уже до момента поступления топлива в камеру сгорания. Поскольку воздух накален и сжат, топливо при взаимодействии с ним воспламеняется.
Рабочий процесс четырехтактного дизельного двигателя включает следующие такты:
1. Такт впуска. При движении поршня в цилиндре образуется разряжение и через воздушный фильтр в его полость поступает атмосферный воздух. При этом впускной клапан открыт.
2. Такт сжатия. Поршень движется, сжимая поступивший воздух. Для надежного воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. Впускной и выпускной клапаны при этом закрыты.
3. Такт расширения (или рабочий ход). Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, начинается процесс сгорания с быстрым повышением температуры и давления. В этот момент оба клапана закрыты. Под действием давления газов поршень перемещается, тем самым совершая полезную работу.
4. Такт выпуска. Поршень перемещается вверх, выталкивая в выпускной коллектор отработанные газы, температура которых снижается.
После завершения последнего такта рабочий цикл повторяется заново, в той же самой последовательности.
Измеряя и вычисляя все свои работы, Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) утвердил, что более высокое сжатие приводит к более высокой эффективности и большей мощности. Это происходит, потому что когда поршень сжимает воздух в цилиндре, он становится сконцентрированным. В дизельном топливе содержится много энергии, таким образом вероятность дизеля, реагирующего со сконцентрированным воздухом больше. С другой стороны, молекулы воздуха находятся близко друг к другу,и топливо быстрее и лучше вступает в реакцию с воздухом. В итоге оказалось Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) был прав — давление в бензиновом двигателе составляет 8:1 к 12:1,в то время как в дизельном двигателе 14:1 к 25:1.
Примечание:
У дизельных двигателей не существует никаких свечей зажигания. Топливо воспламеняется за счет сжатого горячего воздуха (прямое вспрыскивание).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector