Воспламенение топлива от сжатия
Разговор об автомобиле почти никогда не обходится без упоминания о бензине. Мы говорим: бензиновый автомобиль, бензиновый двигатель, бензобак, бензозаправочная станция. Понятия «бензин» и «автомобиль» тесно связаны друг с другом в нашем сознании. Причина такой связи ясна: большинство современных автомобилей работает на бензине.
Но бензин — топливо сравнительно дорогое. Его получают в основном из нефти, где его не очень много. После удаления бензина из нефти остается менее ценная, но зато более значительная часть. Это так называемые тяжелые виды жидкого топлива — керосин, мазут и т. д. Тяжелое топливо воспламеняется не так легко, как бензин, и поэтому применение его в двигателе внутреннего сгорания сопряжено с некоторыми трудностями.
Но мысль превратить сравнительно дешевое тяжелое топливо в горючее для транспортных двигателей заманчива, и конструкторы издавна работают над решением этой задачи. Серьезные успехи впервые были достигнуты русскими конструкторами. Еще в начале XX века они приспособили двигатель внутреннего сгорания, созданный Р. Дизелем и работающий на тяжелом топливе, для транспортных целей. Первые теплоходы, подводные лодки с дизелями, тепловозы были построены в нашей стране.
Гораздо более сложным делом оказался перевод на тяжелое топливо автомобиля. Долгое время не удавалось преодолеть затруднения, связанные с тем, что дизели сравнительно тяжелы и тихоходны. Только в последнее время их начали широко применять на грузовых автомобилях. . |
В Советском Союзе дизели используются на тяжелых грузовиках и автобусах. Их нетрудно узнать по характерному постукиванию. Над радиаторами ярославских грузовиков красуется фигура медведя — старинный герб города Ярославля; на машинах минского завода — могучая фигура беловежского зубра.
Предпринимаются попытки установить дизели и на легковые машины. Некоторые западногерманские, итальянские, английские фирмы снабжают до половины выпускаемых ими автомобилей дизелями. Несмотря па большой вес дизеля, шумиость работы и повышенную его стоимость, дизельные автомобили оказываются выгодными: расходы по их эксплуатации вдвое меньше, чем по эксплуатации автомобиля с карбюраторным двигателем.
Работа большинства дизелей на первый взгляд мало отли- г чается от работы четырехтактного бензинового двигателя — те же такты впуска, сжатия, воспламенения (рабочий ход) и выпуска отработавших газов сменяют друг друга. При впуске так же открывается впускной клапан, а при выпуске — выпускной. Но при тех же четырех тактах работа дизеля существенно отличается от работы бензинового двигателя.
Во время первого такта в цилиндр дизеля входит не горючая смесь, а воздух. Во время второго такта поршень сжимает воздух. Давление его доходит до 30 атмосфер, при этом температура повышается до 500 градусов. В момент наибольшего сжатия и нагрева насос впрыскивает в цилиндр порцию нефтяного топлива. Высокая температура в цилиндре заставляет топливо взорваться. В этом существенное отличие дизеля от бензинового двигателя. Дизель не имеет электрического зажигания, которое доставляло, да и по сей день доставляет автомобилистам много хлопот при регулировке и уходе.
Третий такт дизеля — рабочий ход. Газы, образовавшиеся при взрыве смеси, давят на поршень и заставляют его при помощи шатуна вращать коленчатый вал двигателя. Во время четвертого такта поршень выталкивает из цилиндра через открывшийся в этот момент выпускной клапан отработавшие газы.
Из рассказа о процессе работы дизеля отчетливо видны его достоинства. Прежде всего он не нуждается в карбюраторе — I приборе для распыливания топлива и смешивания его с воздухом. Без такого прибора не обходится двигатель легкого топлива, в цилиндры которого поступает сразу горючая смесь. Далее, дизель избавлен от капризной системы электрического зажигания. Наконец в карбюраторном двигателе топливо, входящее в состав горючей смеси, как бы вдыхается двигателем, а потому должно быть легким, хорошо испаряющимся. Дизельное топливо подается в цилиндр под давлением, а его испарению способствует высокая температура воздуха в цилиндре, поэтому оно может быть более тяжелым.
Дешевизна потребляемого топлива — дизельное топливо примерно вдвое дешевле бензина — не единственное достоинство дизеля. Практика показала, что для выполнения одной и той же работы дизель расходует раза в полтора меньше дешевого топлива, чем карбюраторный двигатель — бензина.
За счет чего достигается эта экономия? Прежде всего за счет высокой степени сжатия. В карбюраторном двигателе рабочая смесь сжимается в семь-девять раз. В цилиндре дизеля воздух сжимается в четырнадцать-шестнадцать раз. Большая степень сжатия в бензиновом двигателе трудно достижима из-за явления детонации, то есть преждевременных взрывов смеси. Помогает экономии и езда накатом, когда дизель отсоединен от силовой передачи (например, при движении автомобиля под уклон дизель вовсе не расходует топлива). Наконец при хранении и заправке дизельное топливо испаряется в атмосферу гораздо меньше, чем бензин.
Не следует, однако, думать, что дизель вовсе лишен недостатков. Прежде всего от карбюратора и электрического зажига ния он избавился ценой использования требующих очень точного изготовления и дорогих топливного насоса и форсунок для впрыска топлива.
Высокие давления, возникающие в цилиндрах дизеля, требуют прочной, а следовательно, и тяжелой конструкции. Тяжелые детали и механизмы системы впрыска топлива ограничивают число оборотов двигателя, поэтому дизель не так быстроходен, как бензиновый двигатель.
Запуск дизелей в холодную погоду, когда температура засасываемого в цилиндры воздуха низка, затруднен. Да и вообще для запуска требуется очень мощный и тяжелый электрический стартер. Вручную или с помощью легкого стартера не преодолеть высокой степени сжатия. Для питания стартера необходим мощный и тоже тяжелый аккумулятор.
Наконец дизели более шумны и дымны, чем карбюраторные двигатели.
Все это задерживает их распространение; в частности, эти причины затрудняют применение дизелей на легковых автомобилях.
Конструкторы ряда американских и советских автомобильных дизелей применили иной принцип работы, чем тот, который только что описан. Эти дизели не четырехтактные, а двухтактные. Весь процесс всасывания, сжатия, воспламенения горючей смеси, расширения образовавшихся газов и выпуска в атмосферу происходит в течение двух ходов поршня, а не четырех. За счет сокращения числа тактов коленчатый вал получает более частые толчки, и число цилиндров может быть уменьшено, что упрощает и облегчает двигатель. При том же объеме цилиндров, что и у четырехтактного, двухтактный дизель более мощный. Каждый цилиндр обладает самостоятельным насосом-форсункой. Благодаря отсутствию общего для всех цилиндров насоса каждый цилиндр как бы превращается в маленький двигатель, и выход из строя одного насоса не приводит к остановке всего двигателя.
Двухтактный двигатель работает следующим образом. Поршень подходит к верхней мертвой точке и сжимает находящийся в цилиндре воздух, насос-форсунка, управляемый от коленчатого вала двигателя, впрыскивает порцию топлива. Начинается рабочий ход. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, он открывает отверстия в боковых стенках цилиндра. В эти отверстия под давлением, создаваемым нагнетателем, врывается чистый воздух, который выталкивает отработавшие газы в открывшиеся в этот момент клапаны и заполняет объем цилиндра. Поршень идет снова вверх, закрывая отверстия своим телом и снова сжимая воздух.
Применение в дизеле отдельных насосов для каждого цилиндра позволило создать семейство двигателей различных размеров и мощности из одинаковых, взаимозаменяемых частей. Поршни, вставные гильзы цилиндров, шатуны, насосы всех двигателей одинаковые.
Самые маленькие члены семейства — одноцилиндровый и двухцилиндровый двигатели для сельских электростанций, для садовых тракторов и других, главным образом сельскохозяйственных, нужд.
Трехцилиндровый дизель по своему весу и мощности удобен для 4-тонных грузовых автомобилей, подобных тем, которые выпускает московский автозавод имени Лихачева. Опытная установка этого дизеля на такой грузовик, проведенная в Научном автомоторном институте (НАМИ), показала его высокие ходовые качества.
«Родство» всех двигателей — от 25-сильного до 165-сильного — между собой имеет огромное значение для народного хозяйства. Оно позволяет упростить производство сложной дизельной аппаратуры, удешевить за счет массовости выпуска изготовление взаимозаменяемых деталей, облегчить ремонт и обслуживание однотипных двигателей, в каком бы далеком уголке нашей страны они ни оказались.
На 25- и 40-тонных самосвалах Минского завода устанавливаются двухрядные V-образные четырехтактные дизели.
Перевозка одной тонны груза на дизельном грузовике обходится примерно вдвое дешевле, чем на грузовике с бензиновым двигателем.
Все это открывает перед советскими дизелями — экономичными и падежными в работе — самые широкие области применения.
двигатель с воспламенением от сжатия
2.2 двигатель с воспламенением от сжатия (compression ignition engine): Двигатель, работающий по принципу воспламенение от сжатия (например, дизель).
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .
Смотреть что такое «двигатель с воспламенением от сжатия» в других словарях:
двигатель с воспламенением от сжатия — Двигатель, работающий по принципу воспламенения от сжатия (например, дизельный двигатель). [ГОСТ Р 41.49 2003] Тематики автотранспортная техника … Справочник технического переводчика
ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ — ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ, см. ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ … Научно-технический энциклопедический словарь
Двигатель с воспламенением от сжатия — см. Дизель … Большая советская энциклопедия
ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ — то же, что дизель … Большой энциклопедический политехнический словарь
ГОСТ Р 41.96-2005: Единообразные предписания, касающиеся двигателей с воспламенением от сжатия, предназначенных для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной технике, в отношении выброса вредных веществ этими двигателями — Терминология ГОСТ Р 41.96 2005: Единообразные предписания, касающиеся двигателей с воспламенением от сжатия, предназначенных для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной технике, в отношении выброса вредных веществ этими … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Двигатель — 8.1. Двигатель (привести характеристики) Изготовитель и модель С воспламенением от сжатия или с искровым зажиганием Тактность (двух или четырехтактный) С естественным всасыванием, механическим наддувом или газотурбонаддувом Число цилиндров… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Двигатель внутреннего сгорания — Тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу. Первый практически пригодный газовый Д. в. с. был сконструирован французским механиком Э. Ленуаром… … Большая советская энциклопедия
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДВС судовой — тепловой поршневой двигатель, в котором сгорание топлива, образование рабочего тела (газа) и совершение им работы осуществляются в одном устройстве цилиндре. Первый ДВС, работавший на светильном газе, был построен в 1860 г. французским инженером… … Морской энциклопедический справочник
Степень сжатия: Знаете ли вы, что это означает и как это влияет на двигатель?
Степень сжатия является одной из основных характеристик поршневого двигателя внутреннего сгорания, которая указывает соотношение объема цилиндра между поршнем в нижней части и поршнем в верхней мертвой точке.
Таким образом, степень сжатия представляет собой отношение общего рабочего объема цилиндра к объему пространства сжатия, другими словами, отношение между объемом смеси, всасываемой в цилиндр, и объемом смеси, сжатой в цилиндре.
Расчет степени сжатия для линейного поршневого двигателя:
tk — степень сжатия
ВК — сжатие пространства / объема
Поршень движется цилиндрическим образом возвратно-поступательно, причем наиболее удаленное положение его движения от коленчатого вала называется верхней мертвой точкой, а наименее удаленное положение его движения от коленчатого вала называется нижней мертвой точкой. Пространство между нижней и верхней мертвой точкой называется объемом смещения. Смещение зависит от диаметра отверстия цилиндра и хода поршня. Пространство, которое остается в цилиндре, когда поршень находится в верхней мертвой точке, называется пространством сжатия.
Расчет степени сжатия для роторно-поршневого двигателя:
В этих двигателях степень сжатия определяется как соотношение наибольшего и наименьшего объема рабочего пространства при скорости поршня.
tk — степень сжатия
V1 — самый большой объем рабочего пространства
V2 — наименьший объем рабочей области
Влияние степени сжатия на двигатель:
В обычном поршневом двигателе внутреннего сгорания степень сжатия постоянна и всегда является компромиссом между различными режимами движения. Однако существуют также двигатели, которые могут непрерывно изменять степень сжатия в зависимости от нагрузки. Таким образом, такой двигатель может работать при высокой степени сжатия при низкой нагрузке и, в свою очередь, при низкой степени сжатия при высокой нагрузке. При высоких нагрузках желательно, чтобы степень сжатия была низкой, чтобы предотвратить детонацию. При низкой нагрузке целесообразно быть выше для лучшей эффективности двигателя.
Чем больше степень сжатия, тем больше сжатие смеси до воспламенения. Степень сжатия принципиально влияет на:
— достижимая эффективность двигателя внутреннего сгорания и, следовательно, его мощность и крутящий момент
Увеличивая степень сжатия, есть и недостатки, такие как:
— особенно в случае двигателей с принудительным зажиганием, может произойти преждевременное воспламенение топлива (детонационное сгорание)
— компоненты двигателя со временем изнашиваются больше, чем при меньшей степени сжатия, поэтому необходимо, чтобы такой двигатель был оснащен более долговечными компонентами, которые, однако, являются более дорогими (керамические и титановые детали)
Измерение давлений сжатия:
Измерение давления сжатия цилиндра — это метод получения точной информации о состоянии двигателя. Давление сжатия измеряется компрессиометром. Перед измерением давления сжатия двигатель должен быть доведен до рабочей температуры, чтобы определить зазор между поршнем и цилиндром. Компрессиометр ввинчивается в головку цилиндров вместо свечи зажигания. Впоследствии двигатель запускается стартером с полностью открытой дроссельной заслонкой (дроссельная заслонка полностью нажата). Давление сжатия указано на руке компрессиометра, который фиксирует самое высокое достигнутое давление.
Давление сжатия — это максимально достижимое давление в конце такта сжатия двигателя, когда смесь еще не горит. Размер давления сжатия зависит от степени сжатия, частоты вращения двигателя, уровня заполнения цилиндров и герметичности камеры сгорания. Все эти параметры, кроме герметичности камеры сгорания, являются фиксированными и задаются конструкцией двигателя. Таким образом, если измерение показывает, что какой-либо из цилиндров не соответствует спецификациям производителя, это указывает на утечку в камере сгорания. Также очень важно, чтобы давление сжатия всех цилиндров было одинаковым.
Что вызывает более низкие давления сжатия:
— Изношенное или разрушенное поршневое кольцо
— изношенный цилиндр двигателя
— повреждена или треснутая головка цилиндра
— повреждена прокладка головки блока цилиндров
— повреждена пружина клапана
— Изношенное седло клапана
Если камеры сгорания исправны, максимальная разница давлений сжатия на отдельных цилиндрах составляет до 1 бара (0,1 МПа). Давление сжатия составляет от 1,0 до 1,2 МПа для бензиновых двигателей и от 3,0 до 3,5 МПа для дизельных двигателей.
Коэффициент сжатия двигателя, нормальные значения:
Чтобы предотвратить детонационное сгорание (преждевременное самовоспламенение топлива), степень сжатия не должна превышать 10: 1 для двигателей с принудительным зажиганием. Однако двигатели, оснащенные датчиком детонационного сгорания, электронным блоком управления и другими устройствами, могут достигать степени сжатия до 14: 1.
Для бензиновых двигателей с турбонаддувом степень сжатия составляет около 8,5: 1, поскольку часть сжатия рабочего тела выполняется в турбонагнетателе.
Двигатели с воспламенением от сжатия имеют степень сжатия 20: 1 или выше, поскольку они работают по принципу, что впрыскиваемое топливо воспламеняется от тепла сжатия. По этой причине степень сжатия для двигателей с воспламенением от сжатия должна быть выше, чем для двигателей с воспламенением от сжатия. Степень сжатия двигателя с воспламенением от сжатия ограничена нагрузкой от давления в цилиндре двигателя.
