Как воспламеняется рабочая смесь в цилиндре дизельного двигателя

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:  Что стучит в двигателе ситроен

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:  После отключения зажигания двигатель работает

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

Дизельный двигатель и его принцип действия

Рассмотрим историю создания, принцип работы дизельного двигателя, попытаемся разобраться в причинах популярности, его конструктивные особенности, преимущества, недостатки и область применения.

Немного истории

Рудольф Дизель собрал своё детище в 1897 году. Это был плавно работающий, предельно простой, удобный для эксплуатации механизм.

Техническая документация на изобретение поместилась на 13 страницах – Рудольф Дизель нарисовал и описал на них двигатель, названный затем его именем.

Так началась история, в результате которой теперь мы имеем миллионы грузовиков, легковых автомобилей и кораблей с дизельными моторами.

Принцип работы дизельного двигателя

И все-таки в чем принцип работы дизельного двигателя? Принцип работы дизеля состоит в компрессионном воспламенении топлива в камере сгорания при смешивании с разогретой воздушной смесью.

Подача смеси происходит раздельно ‒ сначала нагнетается воздух, затем поршень сжимает его и в верхней мертвой точке происходит впрыск топлива через форсунку

Воздух, в процессе сжатия разогревается до 800ºС , топливо поступает давлением до 30 МПа, происходит самовоспламенение.

Этот процесс сопровождается вибрациями и шумом. То есть дизель ‒ более шумный по сравнению с бензиновым движком.

Принцип работы дизельного двигателя позволяет быть двигателям как двух, так и четырехтактными, но основная масса автомобилей, все-таки, оснащены четырехтактными движками.

В двухтактном дизеле, по сравнению с четырёхтактным, ввиду другого принципа работы, совмещения двух тактов, впуска и выпуска (продувки).

Двухтактный вариант мощнее аналогичного по объёму четырёхтактного примерно в полтора раза.

Конструкция дизельного двигателя

Дизельный мотор почти не отличается от бензинового ‒ в нем лишь нет системы зажигания, а принцип действия дизельного двигателя ‒ поджиг топливной смеси не от свечи зажигания, а от нагретого высоким давлением воздуха.

Читайте также:  Не заводится машина причины 402 двигатель

Правда, высокое давление (до 30 атм.) в камере сгорания предполагает повышенные требования к деталям.


По конструкции камер сгорания дизели делятся на 3 типа:

  • Разделенная вихревая камера сгорания;
  • Неразделенная камера сгорания;
  • Разделенная форкамера.

Разделенная камера сгорания

В таком устройстве топливная смесь подается не в основную, а в дополнительную вихревую камеру.

Она расположена в головке блока цилиндров и соединена с цилиндром через специальный канал. Воспламенение происходит в вихревой камере, а распространяется в основную камеру.

Неразделенная камера сгорания

При такой конструкции камера находится в поршне, а топливная смесь поступает в полость над поршнем.

Этот вариант камеры позволяет снизить расход топлива, но повышает уровень шума в процессе работы двигателя.

Разделенная форкамера

Дизельный мотор оснащен вставной форкамерой, она соединена с цилиндром каналами малого сечения.

Размер и форма каналов влияют на скорость движения газов во время сгорания топлива, при этом снижается уровень шума и токсичность, увеличивается ресурс.

Любой дизельный мотор имеет особую топливную систему. Система под большим давлением подает нужное количество топливной смеси в цилиндры. Рассмотрим её элементы.

Главные элементы топливной системы

  • насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД);
  • топливный фильтр;
  • форсунки.

Насос осуществляет подачу топлива в форсунки в количестве, которое зависит от оборотов, положения регуляторного рычага и показателей давления турбонаддува.

В современных дизелях применяются две системы топливных насосов – рядные (плунжерные) или распределительные. Подробно о насосах здесь.

Несколько другие насосы применяются в современной системе впрыска Common Rail, их называют магистральные.

В системе Common Rail ТНВД закачивает топливо в рампу, где поддерживается давление во всех каналах до форсунок.

Специальные форсунки же управляются электроникой и в нужный момент открываются для впрыска топлива в камеру сгорания. Про эту систему вы можете прочитать здесь.

Топливный фильтр

Фильтр устанавливается исходя из модели движка. Его функция – выделение и удаление воды из солярки и излишнего воздуха из системы.

Форсунки

Для подачи топливной смеси в камеры сгорания применяют два типа форсунок – с многодырчатыми и шрифтовыми распределителями.

Распределителем форсунок определяется форма факела, необходимая для более эффективного процесса воспламенения.

Предпусковой подогрев

Для холодного пуска дизеля используется предпусковой подогрев. Он обеспечивается свечами накаливания, установленными в камере сгорания.

При запуске свечи накаливания разогреваются до 900ºС, подогревая воздушную смесь, которая поступает в камеру.

Система подогрева даёт возможность безопасно осуществить запуск даже при самых низких температурах.

Турбонаддув

С помощью турбонаддува в дизельных двигателях повышается мощность и эффективность работы.

С увеличением подачи воздуха, обеспечивается повышенное давление в цилиндрах, соответственно улучшается сгорание смеси, тем самым повышая мощность двигателя.

Чтобы получить оптимальное давление наддува на всех рабочих режимах используется турбонагнетатель (турбина).

Преимущества и недостатки дизеля

Преимущества

Главное преимущество дизеля – в его тяговитости . Он способен развивать большую мощность на низких оборотах, легко переносит перегрузки, резкие торможения и старты.

Второй плюс – экономичность . Литр солярки стоит немного дешевле, чем литр высокоактанового бензина, хотя продавцы топлива безсовестно уравнивают его с самым дорогим бензином.

Коэффициент полезного действия дизельного двигателя на средних оборотах доходит до 45 процентов, а с турбонаддувом и вовсе ‒ 50, для бензинового движка такие цифры вообще не реальны. К тому же дизель расходует меньше топлива.

Третий плюс – экологичность . У дизеля ниже токсичностью отработанных газов.

Следующее достоинство – долговечность и надёжность , так как дизтопливо одновременно и смазочный материал, предохраняющий от износа узлы двигателя.

Недостатки

Что касается недостатков, то один из самых существенных ‒ слабая морозоустойчивость. Летнее топливо становится густым при минус 5°С, зимнее ‒ при минус 35°С.

Ремонт дизеля и бензинового двигателя по стоимости примерно равноценны, если из строя не выйдет ТНВД. В таком случае владелец попадает на серьёзные деньги. А ломается ТНВД от отечественной солярки низкого качества. В свою очередь хорошее импортное горючее ‒ это уже несколько другая цена.

Дизельный двигатель хорош на малых и средних скоростях . Желание выжать из него максимум оборотов приносит быстрый износ узлов и деталей.

А ещё авто в дизельном варианте может стоить на треть дороже бензинового аналога.

У турбодизеля свои недостатки ‒ ресурс турбокомпрессора меньше ресурса самого двигателя. Обычно это не более 150.000 километров . К тому же турбина предъявляет повышенные требования по качеству моторного масла.

Ну и на счёт запаха выхлопов у дизельного движка. Возможно для кого-то это не критично, но запах есть, и при этом достаточно неприятный.

Области применения

В настоящее время дизельные двигатели используют:

  • на тяжелых грузовиках;
  • на стационарных силовых установках;
  • на легковых и грузовых машинах;
  • на тепловозах и судах;
  • на сельскохозяйственной, специальной и строительной технике.

Ну вот вы и узнали что такое дизельный мотор, сколько у него больших плюсов и маленьких минусов.

Теперь, зная как работакт дизельный мотор, вы задумаетесь какой следующий автомобиль покупать: бензиновый или дизельный.

Источник

Adblock
detector