Что отвечает за обороты двигателя дизеля

Как работает дизельный двигатель?

Ну, что-ж, дорогие друзья и постоянные читатели моего блога! Настало время мне с вами поговорить о том, как работает дизельный двигатель, соглашусь со многими, тема весьма актуальна, собственно, по этой причине я и решил написать ее, ладно, поехали.
Все мы учили физику в школе, кто–то продолжил познавать непростые законы в институте. Наверняка, в процессе поглощения знаний, по этому предмету возникал вопрос о том, как работает мотор в машинах? С появлением на дорогах его дизельной разновидности интерес только возрос, каждому, кто хоть как–то связан с авто, интересно выяснить, что же заставляет мотор оживать и в чем разница между бензином и дизелем для двигателя.
У исторических истоков.
Все началось еще в 19 столетии, а именно в 1897 году. Этот год стал основополагающим для современного машиностроения, поскольку ученый и изобретатель, с известной сегодня каждому фамилией Дизель, спроектировал первый в мире мотор, который мог завестись за счет воспламенения, произошедшего в результате процесса сжатия в цилиндрах. Концепция подобного воспламенения, что примечательно, была разработана им, но чуточку раньше. Стоит сразу оговориться, что первый двигатель – прототип сегодняшнего дизельного варианта, работал далеко не на продуктах нефтедобычи. Он с успехом «заводился» от простой пыли, получаемой из угля. Вполне естественно, что длительность работы устройства была минимальной, а по сегодняшним меркам и вовсе мизерной – всего несколько часов, благодаря чему ученый рассмотрел вопрос о смене вида топлива, а позже и воплотил ее в жизнь. Новым видом топлива стал керосин, поскольку давал возможность работать мотору дольше, а по стоимости был не на много дороже. Не удивительно, что не верящих в то, что когда–нибудь подобное устройство будет использовано в обычной жизни, было очень и очень много. Скептические настроения витали в воздухе, но ученый не сдавался. Ему улыбнулась удача, поскольку в число тех, кто поверил в возможности и перспективы, вошел сам Нобель.
До и после: развитие дизельного двигателя.
Не прошло и года, как благодаря усилиям Нобеля, был получен драгоценный документ – патент, который открыл двери завода, располагавшегося в Санкт–Петербурге, на котором и стали производить первые партии новых во всех смыслах двигателей. Однако, несмотря на имеющиеся в документах указания к применению топлива, от керосина решено было отказаться, заменив его продуктами нефтяной природы. Однако, уже спустя 2 года, стало окончательно ясно, что этот двигатель будет иметь большой успех. На его основе был разработан и создан двигатель, который был лишен искусственного нагнетания воздушных масс. Можно сказать, устройство был скопировано с уже изобретенного мотора, что, по большому счету, было правдой.

Как это работает?
Если не вдаваться в физические подробности, то процесс работы начинается тогда, когда топливная смесь вступает в химическую реакцию с возросшим внутри устройства давлением. Здесь-то и можно рассмотреть главное отличие двигателей на дизеле от своих собратьев, которые работают на бензине – смесь, необходимая для старта процесса (топливо и воздух) в первом варианте – дизельном, происходят непосредственно в камере сгорания, в случае бензина, это будет карбюратор. Способ работы дизельного агрегата, приводящего в движение транспортные средства предусматривает несколько этапов, здесь их принято называть тактами: первый из них запускает воздух, затем происходит закрытие клапана и сжатие, после поршень, установленный в моторе, начинает совершать движения. Рабочий такт – следующий шаг на пути работы двигателя. Взрыв смеси и опускание поршня в исходное положение, в итоге и приводят к старту работ, который все прекрасно слышали и ощущали, заводя автомобиль.
Усложняя, совершенствуй.
Как известно, полет мысли, а тем более технической, неудержим. Собственно, поэтому дизельный (не бензиновый) двигатель даже сегодня, при всей развитости науки и техники, еще не полностью раскрыл свой потенциал, он все еще доводится до истинного своего совершенства. Вполне вероятно, что разрабатываются новые принципы, еще более точные и чувствительные устройства управления.
Немного научно–технических основ.
Впрыск необходимого количества топлива происходит благодаря соответствующей системе. Именно по типу впрыска двигатели подразделяются на несколько разновидностей, каждый из которых заслужил доверие автолюбителей. «Прямой», он же непосредственный впрыск производится непосредственно под имеющийся в агрегате поршень, для топлива там предусмотрено специальное место.
Применяемые в работе дизеля насосы, также имеют некоторые отличия от тех, что применяются в бензиновых вариантах – различают агрегаты роторного типа и плунжерные. В начальных разработках зажигание имело место быть в корпусе и возникало механическим путем, здесь был задействован также и насос высокого давления. Если говорить о современном двигателе, то он оснащен электронным устройством, отвечающем за полный контроль за распределением момента запускающего работу двигателя – процесс зажигания. Особенности производимой им рабочей деятельности крайне просты и понятны: форсунки – специальные детали, установленные в двигателях всех видов и типов, в данном случае, открывают электронный блок управления. Он же рассчитывает такие показатели, как время и угол.
Те, кто хотя бы немного знаком с каждым из двигателей, наверняка заметят, что за основу взят бензо-инжектор, а точнее, принцип его работы.
Столько, сколько существует и используется дизельный двигатель, конструкторы изыскивают новые способы, чтобы его усовершенствовать, например, увеличить полезную мощность или тяговые свойства. Для этого активно разрабатываются и применяются разные средства и агрегаты, как, например, турбины. Последняя, к слову, предназначена, прежде всего, для нагнетания воздуха, имеющегося в камерах сгорания.
Устройство турбины, хотя и кажется сложным непосвященному в тонкости водителю, на самом деле, представляет из себя всего две крыльчатки, расположенные на одном и том же валу, кроме того, они «одеты в ракушки» — это ни что иное, как защита — корпус. Одну крыльчатку в процессе работы раскручивают возникающие выхлопные газы, проходящие через «ракушки», вторая же, соединенная с атмосферой, нагнетает воздух. Следует учитывать и такой момент, что, чем выше будут обороты, тем больше воздуха нагнетается турбиной.
Нестандартные ситуации, о которых необходимо знать.
Иногда может случиться так, что воздушная прослойка будет по объему превосходить порцию дизеля. В таком случае говорят о необходимости ограничения турбины, в дело идут корректоры. Их задача несколько замедлить обороты, которые делает каждая крыльчатка. Если возникнет такая необходимость или будет просто интересно, то можно найти в Сети специальные видео, показывающие этот процесс.
Интеркуллер – еще один важный элемент, необходимый для того, чтобы в цилиндрах всегда циркулировал воздух, который был бы при этом охлажденным. В состав устройства входит радиатор, воздухопроводы. Опытным путем было замечено и взято на вооружение разработчиками впоследствии, что холодный воздух и топливо в сочетании дают ускорение в работе более, чем на 15%. Принцип работы основан на втягивание воздуха из окружающей среды турбиной, где он постепенно охлаждается и смешивается с имеющимся топливом.
Очень надеюсь на то, что вы поняли написанное и то, как работает дизельный двигатель, вы узнали, собственно, на этом я и закончу сегодняшнюю статью, желаю вам удачи на дорогах, до встречи в новых статьях!

Читайте также:  Звуки работы двигателя мотоцикла

Поддержи канал лайком и подпиской если тебе не трудно.

Источник

Механическое регулирование числа оборотов дизельного двигателя

Применение

Приемистость автомобиля с дизельным двигателем можно назвать удовлетворительной, когда двигатель постоянно реагирует на команды водителя через педаль акселератора. Кроме этого, при движении двигатель не должен стремиться к остановке. Двигатель должен при изменении положения педали акселератора плавно разгоняться или замедляться без перебоев. На ровной дороге и удерживании педали акселератора в ладанном положении скорость автомобиля должна также оставаться постоянной. Когда педаль отпускается, двигатель должен тормозить автомобиль. На дизельном двигателе для обеспечения выполнения всех этих требований имеется регулятор числа оборотов (на ТНВД).

Рис. Регулятор числа оборотов двигателя

Регулятор включает в себя механический (центробежный) регулятор и рычаг. Имеется чувствительное устройство управления, которое определяет положение втулки управления, определяя таким образом ход педали и, соответственно количество впрыскиваемого топлива. Есть возможность адаптации реакции регулятора к изменениям установочной точки путем изменения конструкции рычага.

Функции регулятора числа оборотов дизельного двигателя

1. Подача при запуске; 2. Подача при полной нагрузке; 3. Управление крутящим моментом (положительный); 4. Регулировка оборотов при полной нагрузке; 5. Холостой ход; 6. Ход втулки управления; 7. Обороты двигателя; а — регулятор минимальных и максимальных оборотов; Ь — регулятор регулируемых оборотов.

Основной задачей всех регуляторов является ограничение максимальных оборотов двигателя. В зависимости от типа регулятор также реагирует на поддержание постоянными определенных оборотов двигателя, таких как обороты холостого хода или минимальных и максимальны) оборотов двигателя в определенном диапазоне оборотов или полном диапазоне оборотов между оборотами холостого хода и максимальными оборотами. Различные типы регуляторов являются прямым результатом различных обозначений регуляторов:

  • регулирование низких оборотов холостого хода: низкие обороты холостого хода управляются регулятором ТНВД
  • регулирование минимальных оборотов: когда педаль акселератора нажимается полностью, максимальные обороты при полной нагрузке не должны возрастать более чем до повышенных оборотов холостого хода (максимальных оборотов), когда нагрузка убирается. При этом регулятор реагирует путем перемещения втулки управления обратно в направлении положения остановки двигателя, а подача топлива к двигателю уменьшается
  • регулирование промежуточных оборотов: регуляторы изменяемых оборотов включают регулирование промежуточных оборотов. В определенных пределах эти регуляторы могут также поддерживать обороты двигателя между холостыми и максимальными на постоянном уровень. Это означает, что в зависимости от нагрузки, обороты двигателя изменяются в рабочем диапазоне только между nв (заданные обороты на кривой полной нагрузки и nт (.без нагрузки на двигателе).
Читайте также:  Неисправности генератора газ 3110 406 двигатель

Другие функции управления выполняются регулятором в дополнение к его регулирующим возможностям:

  • сброс или блокировка дополнительного топлива, требуемого для запуска двигателя.
  • изменение подачи пои полной нагрузке в зависимости от оборотов двигателя (управление крутящим моментом).

В некоторых случаях для реализации этих дополнительных возможностей необходима установка дополнительных модулей.

Точность регулирования оборотов двигателя

Параметр, используемый в качестве меры для точности регулятора при управлении оборотами двигателя при снятии нагрузки с двигателя является так называемым коэффициентом снижения оборотов (коэффициент Р) или же просто снижением оборотов. Это увеличение оборотов, выраженное в процентах, которое имеет место, когда нагрузка дизельного двигателя убирается при неизменном положении рычага управления (педали акселератора). В области управляемых оборотов увеличение оборотов двигателя не должно превышать определенное значение. Оно определяется повышенными оборотами холостого хода. Это обороты двигателя, которые имеют место когда дизельный двигатель, начиная со своих максимальных оборотов при полной нагрузке, полностью освобождается от всей нагрузки. Увеличение оборотов пропорционально изменению нагрузки и увеличивается пропорционально ей.

б = (nl0 — nvo)/nv0
где б — коэффициент Р (коэффициент снижения оборотов);
nl0- повышенные обороты холостого хода (максимальные обороты);
nv0 — максимальные обороты при полной нагрузке.

Требуемое снижение оборотов зависит от области применения двигателя. К примеру, для двигателя используемого для привода электрического генератора требуется небольшой коэффициент снижения оборотов, так как изменения нагрузки вызывают небольшие изменения числа оборотов. С другой стороны, для автомобильных применений желательны большие коэффициенты снижения оборотов, т.к они приводят к более стабильному управлению в случае лишь небольших изменений нагрузки разгон или торможение; и к лучшей приемистости Низкое значение коэффициента приведет к жесткой, резкой работе при изменениях нагрузки.

Регулятор изменяемых оборотов

Регулятор изменяемых оборотов управляет всеми оборотами двигателя в диапазоне между режимом запуска и максимальными оборотами. Этот регулятор управляет оборотами холостого хода и максимальными оборотами при полной нагрузке, а также оборотами в промежуточной области. При этом педалью акселератора могут быть выбраны любые обороты двигателя, и они в зависимости от коэффициента снижения оборотов, будут поддерживаться практически постоянными. Это необходимо, к примеру, когда на автомобиль устанавливаются дополнительные агрегаты (лебедки, насосы, краны и т.д.). Регулятор изменяемых оборотов часто устанавливается на грузовых и сельскохозяйственных автомобилях.

Рис. Кривые характеристик регулятора изменяемых оборотов:
A. Положение запуска для втулки управления; S. Двигатель запускается с пусковой подачей топлива; S-L пусковая подача топлива уменьшается до количества топлива режима холостого хода; L. Обороты холостого хода; nум. следующие за запуском двигателя (без нагрузки); L-B. Фаза разгона двигателя после перемещения рычага управления оборотами двигателя из режима холостого хода до требуемой величины оборотов n; В-В’. Втулка управления недолго остается в положении полной нагрузки и вызывает быстрое увеличение оборотов двигателя; В’-С. Втулка управления двигается назад (меньшее количество впрыскиваемого топлива, более высокие обороты двигателя). В соответствии с коэффициентом снижения оборотов автомобиль поддерживает требуемые обороты n в области частичной нагрузки; Е. Обороты двигателя n после снятия нагрузки с двигателя с неизменным положение рычага управления оборотами двигателя; 1. Ход втулки управления; 2. Полная нагрузка; 3. Обороты двигателя.

Конструкция и принцип работы регулятора числа оборотов двигателя

Регулятор приводится в движение приводным валом и содержит в себе корпус грузиков с грузиками (1). Регулятор соединен с валом регулятора, который закреплен в корпусе регулятора и свободно вращается вокруг него. Когда грузики вращаются, они поворачиваются наружу под действием центробежной силы и их радиальное движение преобразуется в осевое движение скользящей втулки. Ход скользящей втулки (2) и усилие, создаваемое ею, влияют на регулирующий рычаг (не показан). Взаимодействие усилий пружины и усилий скользящей втулки определяет положение рычага управления, изменение которого передается на втулку управления, результатом чего будет регулирование количества впрыскиваемого топлива.

Рис. Конструкция регулятора числа оборотов двигателя

Запуск

Когда двигатель остановлен, центробежные грузики и скольгящая втулка находятся в исходном положении. Пусковой рычаг (4) нажат в положении запуска (рис. а) с помощью пусковой пружины (5) и поворачивается относительно своего шарнира М. В то же самое время втулка управления (6) на плунжере распределителя (8) перемешается в свое пусковое положение с помощью стержня с шариком на пусковом рычаге. Это означает, что когда двигатель проворачивается стартером плунжер распределителя должен пройти через полный рабочий ход (аналог максимальной подачи топлива) перед открыванием отверстия отсечки (7) и прекращением подачи. Таким образом, пусковая подача (аналог максимальной подачи) достигается автоматически при проворачивании двигателя стартером.

Регулировочный рычаг удерживается в корпусе насоса так, что он может вращаться. Он может быть перемещен с помощью регулировочного винта подачи топлива.

Подобно этому, пусковой рычаг (4) и натяжной рычага (3) также могут вращаться в регулировочном рычаге. Стержень с шариком, который входит во втулку управления, соединен с нижней стороной пускового рычага, а пусковая пружина — с его верхней частью. Пружина оборотов холостого хода соединена со штифтом крепления (14) на верхнем конце натяжного рычага. К этому штифту подсоединена пружина регулятора (13). Соединение с рычагом управления оборотами двигателя (10) осуществляется через рычаг (11) и вал рычага управления (12).

Читайте также:  Как снять переднюю крышку двигателя д 240

Для перемещения скользящей втулки против действия мягкой пусковой пружины на расстояние (а) необходимы очень низкие обороты, При этом пусковой рычаг поворачивается вокруг шарнира М (для 4 и 6) и пусковое количество топлива автоматически уменьшается до количества топлива, соответствующего холостому ходу, h — максимальный рабочий ход (запуск).

Управление низкими оборотами холостого хода

На работающем двигателе и отпущенной педали акселератора рычаг управления оборотами двигателя перемещается в положение холостого хода до регулировочного винта (9) оборотов холостого хода (рис. b). Обороты холостого хода подбираются так, чтобы двигатель работал устойчиво и мягко, когда он ненагружен или нагружен слегка. Действительное управление производится с помощью пружины оборотов холостого хода (15) на штифте крепления, который противодействует силе, развиваемой центробежными грузиками.

Этот баланс сил определяет положение скользящей ВТУЛКИ относительно поперечного отверстия плунжера распределителя (7) и, соответственно, его рабочего хода. При оборотах выше холостых пружина сжимается на величину (с) и более не работает (h2 — минимальный рабочий ход/холостой ход). Используя специальную пружину оборотов холостого хода, подсоединенную к корпусу регулятора, можно отрегулировать обороты холостого хода независимо от положения педали акселератора и увеличить или уменьшить их в зависимости от температуры или нагрузки.

Работа под нагрузкой

При работе, в зависимости от требуемых оборотов двигателя или скорости двигателя, рычаг управления оборотами двигателя (2) находится в заданном положении в пределах области своего хода. Это определяется водителем путем изменения положения педали акселератора. При оборотах двигателя, превышающих холостые, пусковая пружина (9) и пружина оборотов холостого хода (5) сжаты полностью и больше не влияют на работу регулятора. Это производится пружиной регулятора (4).

Рис. Работа под нагрузкой:
а) Работа регулятора при увеличении оборотов двигателя; b) Работа при уменьшении оборотов двигателя; 3. Регулировочный винт оборотов холостого хода; 8. Стопор натяжного рычага; 11. Регулировочный винт для повышенных оборотов холостого хода (максимальных оборотов); 14. Плунжер распределителя; h1 — рабочий ход на холостом ходу; h2 — рабочий ход при полной нагрузке; M1 — шарнир для 6 и 7.

Пользуясь педалью акселератора, водитель устанавливает рычаг управления оборотами двигателя в определенное положение, соответствующее желаемой скорости автомобиля. В результате такой регулировки положения рыча, а управления, пружина регулятора растягивается на заданную величину и в результате усилие пружины регулятора превышает центробежную силу грузиков (1) и приводит к повороту пускового рычага (6) и натяжного рычага (7) относительно шарнира М, Благодаря передаточному числу механической трансмиссии, включенной в систему, втулка управления (10) смещается в направлении полной нагрузки. В результате подача топлива увеличивается, а обороты двигателя возрастают. Это приводит к тому, что центробежные грузики создают большее усилие, которое через скользящую втулку (12) противодействует усилию пружины регулятора.

Втулка управления остается в положении полной нагрузки до тех пор, пока имеется баланс сил. Если обороты двигателя продолжают увеличиваться, то грузики расходятся еще больше усилие скользящей втулки преобладает и в результате пусковой и натяжные рычаги поворачиваются вокруг М и прижимают втулку управления в направлении остановки двигателя так, что управляющий кана (отверстие) (13) откроется раньше. Возможно уменьшить подачу топлива до нуля, что обеспечит ограничение оборотов двигателя. Это означает, что при работе и пока двигатель не перегружается, каждое положение рычага управления оборотами двигателя соответствует конкретному диапазону оборотов между полной нагрузкой и нулем. В результате этого в пределах, устанавливаемых коэффициентом снижения оборотов, регулятор поддерживает желаемые обороты.

Если нагрузка увеличивается до такой степени, что даже если втулка управления находится в положении полной нагрузки, а обороты двигателя продолжает падать, то это значит, что увеличение подачи топлива далее невозможно. Двигатель перегружается и водитель должен переключиться на пониженную передачу.

Торможение двигателем

При движении под уклон, двигатель сам приводится в движение автомобилем и обороты двигателя стремятся увеличиться. Это вызывает движение грузиков наружу, так что скользящая втулка давит на натяжной и пусковой рычаги. Оба рычага меняют свое положение и прижимают втулку управления в направлении уменьшения подачи топлива, пока не будет достигнуто уменьшенное значение подачи топлива, которое соответствует новому уровню нагрузки. В крайнем случае значение подачи равно нулю. В основном, для регулятора изменяемых оборотов это поведение применимо для всех положений рычага управления оборотами двигателя, когда нагрузка или обороты двигателя изменяются до такой степени, что втулка управления перемещается в положение полной на грузки или остановки двигателя.

Источник