Двигатель дизеля принципы работы

Принцип и особенности работы дизеля

Принцип работы дизельного двигателя выглядит как самовоспламенение подающегося распыленного топлива при взаимодействии с разогретым при сжатии воздухом. Такие движки обладают как рядом преимуществ, так и рядом недостатков. К первым можно отнести: принцип его работы идеально подходит для тяжелых грузовиков: он более экономичен по сравнению с бензиновым силовым агрегатом. Недостатки: сам процесс сгорания топлива равносилен взрыву, что уже само по себе не может быть достоинством; топливная аппаратура имеет достаточно сложную конструкцию, поэтому, если она выйдет из строя, вам хорошенько придётся повозиться; развиваемая скорость будет меньше, чем при работе на бензиновых моторах.

Вкратце дизельный двигатель работает следующим образом. В цилиндры через впускные клапаны подаётся воздух. При сжатия его поршнем нагревается до требуемой температуры, а коленчатый вал воспринимает усилие, поступающее от поршня, и преобразует его в крутящий момент.

Дизельный двигатель бывает двух и четырехтактным.

Двухтактный двигатель работает следующим образом: во время рабочего хода поршень передвигается вниз, при этом открываются выпускные отверстия в цилиндре и из него выходят выхлопные газы. В это же время открываются впускные окна, осуществляется продувка воздухом. Далее поршень начинает движение вверх, все окна закрываются, происходит процесс сжатия воздуха. Перед тем, как поршень достигнет верхней «мертвой» точки, топливо распыляется из форсунки, происходит взрыв, и весь процесс повторяется заново.

Работа четырёхтактного двигателя следующая (см. рисунок). В первый такт делается впуск воздуха, в это же время открыт и выхлопной клапан. Второй такт соответствует сжатию воздуха, чтобы он достиг необходимой температуры. На третьем такте впрыскивается горючая смесь в камеру сгорании, и в результате взаимодействия с разогретым воздухом происходит взрыв. Во время четвертого такта осуществляется вывод выхлопных газов из цилиндра.

Современные дизельные двигатели оснащены компьютерным управлением подачи топлива, позволяющим осуществлять впрыскивание горючей смеси в цилиндры дозированными порциями. При такой подаче давление, возникающее в камере сгорания, нарастает плавно без разного рода «рывков», что способствует мягкой и бесшумной работе силового агрегата. Это позволяет сократить расход топлива почти на 20%. Если же в дизеле имеется турбонаддув, это также повышает мощность мотора.

Двигатель на дизельном топливе отличается высокой мощностью и коэффициентом полезного действия в отличие от своего собрата, работающего на бензине. Поскольку сила давления внутри дизельного мотора в два раза больше, чем на бензиновом, он должен иметь высокую прочность. Она достигается путём использования новейших технологий. Это обстоятельство усложняет процесс сборки мотора.

Дизельные двигатели работают на дизельном топливе трех сортов, определяющих климатические условия применения: ДТ-Л летнее, ДТ-Е – межсезонное, ДТ-З – зимнее и ДТ-А — арктическое. Летнее дизельное топливо можно применять только при температуре окружающего воздуха выше 0 градусов Цельсия. Когда температура опускается до минус 20 С, следует применять межсезонное топливо, а при морозах, достигающих минус 30 градусов — зимнее топливо, при более низких температурах применяют арктическое топливо. Дизельное топливо менее пожароопасно, чем бензин.

При низких температурах топливо превращается в желеобразную массу. Это требует содержания автомобиля в отапливаемом помещении или оснащение его устройством подогрева топлива.

Запускают дизельные двигатели, как правило, при помощи подогревательных устройств, смонтированных непосредственно на двигателе. Порядок их применения излагается подробно в заводских инструкциях по эксплуатации автомобилей.

Для очистки выхлопных газов в дизельных двигателях применяют устройства для впрыска в выпускной такт мочевины. Выхлоп дизеля после очистки становится водой, азотом и углекислым газом. Окислы азота в катализаторе превращаются в инертный газ, который не представляет никакой угрозы.

Отрегулированный дизельный двигатель выбрасывает в атмосферу менее вредные отработанные газы, нежели аналогичная установка, которая не имеет данной возможности. В частности, в этом случае показатель окиси углерода значительно меньше, чем у бензиновых двигателей.

Расход топлива при езде невелик, что оправдывает приобретение автомобиля при предвижении на большие расстояния. Однако ремонт дизельных двигателей сложен и требует участия профессионалов. В сильные морозы завести автомобиль труднее, чем бензиновый.

Дизельный двигатель сложнее бензинового, но экономичнее при дальних переездах.

Источник

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.

Читайте также:  Ситроен с4 двигатель тех характеристика 1 6

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:  Как узнать какой у меня двигатель на мерседесе

Поддержи канал лайком и подпиской если тебе не трудно.

Источник

Дизельный двигатель, принцип работы

Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как формируется, воспламеняется и сгорает топливно-воздушная смесь. У дизельного ДВС отсутствуют свечи зажигания и, соответственно, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит от сжатия. При этом, воздух и солярка подаются раздельно. Также следует отметить, что практически ни один современный дизель не обходится без системы наддува, которая используется для повышения рабочих характеристик агрегата. Для оптимизации наддува в максимально широком диапазоне оборотов используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией. Дизельный агрегат имеет более высокий коэффициент полезного действия, но он тяжелее и выдает больший крутящий момент при низких оборотах, нежели бензиновый ДВС.

Принцип работы дизельного двигателя:

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания? Сперва воздух поступает в цилиндры. В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Они представляет собой спираль (бывают с металлической и керамические), могут быть установлены в вихревой камере или в форкамере (если речь идет об агрегатах с раздельной камерой сгорания) или непосредственно в камере сгорания (если она нераздельная). При включении зажигания свечи накаливания практически мгновенно, за считанные секунды они раскаляются до температур в районе тысячи градусов и нагревают воздух в камере сгорания, облегчая процесс самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Типы дизельных двигателей:

Широко распространены моторы с раздельной камерой сгорания – топливо впрыскивается в специальную камеру в головке блока над цилиндром и соединенную с ним каналом, а процесс горения происходит не совсем так как у бензиновых ДВС. В этой вихревой камере поток воздуха интенсивнее закручивается, что способствует более эффективному смесеобразованию и самовоспламенению, которое продолжается в основной камере сгорания. Кстати, дизельные моторы с раздельной камерой сгорания менее шумные из-за того, что применение вихревой камеры снижает интенсивность нарастания давления при самовоспламенении.

Источник

Как работает дизельный двигатель

Конструкция и строение

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки — ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым.

Принципиально отличие заключается в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800 о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы и чтобы каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания.

В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3 и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1, выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.

Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления — отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.

Читайте также:  Поставить на учет раму без двигателя

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.

Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Устройство топливной системы

Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.

На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.

Форсунки.

Другим важным элементом топливной системы является форсунка. Она вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а тип распылителя определяет форму факела топлива, которая имеет важное значение для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливные фильтры.

Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900 о С, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа.

Турбонаддув и Common-Rail

Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы».

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора. Так, его ресурс существенно меньше ресурса самого двигателя и не превышает 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.


Система Common-Rail. Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

Источник

Adblock
detector