Дизельный двигатель принцип работы: Устройство дизельных двигателей | Yanmar Russia

Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы

Все больше появляется автомобилей, у которых характерное постукивание из-под капота выдает тип установленного мотора. Разберем устройство, принцип работы и особенности дизельных двигателей.

Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность, высокий крутящий момент и более дешевое топливо, делают его предпочтительным вариантом. Дизели последних поколений вплотную приблизились к бензиновым моторам по шумности, сохраняя при этом преимущества в экономичности и надежности.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

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

Принципиально отличие заключается в способах формирования топливно-воздушной смеси, ее 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 чистый воздух. В конце сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800^оС, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

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

К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность и трудности холодного пуска. У современных дизелей эти проблемы не являются столь очевидными.

ТИПЫ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Существует несколько типов дизельных двигателей, 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 применялся в основном на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это было 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 его 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. Вихрекамерные двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на легковые автомобили и джипы (около 90 %).

УСТРОЙСТВО ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Важнейшей системой дизеля 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.

Главными элементами топливной системы дизеля являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.

ТНВД — топливный насос высокого давления.

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и управляющих действий водителя. По своей сути современный всережимный 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 внедорожниках обычно применяются ТНВД распределительного типа.

ТНВД распределительного типа.

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

Форсунки дизеля.

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 очень 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 дизеля.

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 ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ?

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^оС, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа. 

Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30^оС, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

ТУРБОНАДДУВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате увеличивается мощность двигателя. 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, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя и не превышает обычно 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.

СИСТЕМА COMMON-RAIL ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

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.

В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива сокращается на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора. 

Принцип работы дизельного двигателя | Мой внедорожник

Стоимость бензина сегодня постоянно растет, несмотря на то, что стоимость нефти падает. Поэтому многие автомобилисты рассматривают варианты приобретения машин с дизельным мотором. Дизельный двигатель – это хорошая альтернатива бензиновому мотору, в особенности с учетом того, что дизельные технологии далеко ушли вперед за последнее десятилетие, а стоимость топлива ниже.

Сегодня 50% новых машин в европейских странах работают именно на дизеле. Вызвано это тем, что современный двигатель автомобиля, работающего на дизеле, стал более экологичным и тихим. В то же время черный дым, а также громкий звук «трактора» ушли в прошлое. А преимуществами такого двигателя стали значительная мощность, экономия и отличная динамика автомобиля. В чем же причина подобного успеха этого мотора?

Особенности дизеля

Принцип работы дизельного двигателя несколько отличается от бензинового, что кроется в схеме создания рабочей смеси, а также последующего воспламенения. В движке, работающем на бензине, смесь в большинстве случаев готовится во впускном тракте. Лишь в части моделей смесь создается прямо в цилиндрах. В то же время смесь воспламеняется в определенный момент от искры вследствие электрического пробоя. Дизельный мотор же создает воспламенение посредством создания значительной температуры воздушных масс в цилиндре.

Работа дизельного двигателя будет выглядеть так:

1. во время движения поршня в нижнее положение осуществляется приток чистых воздушных масс в цилиндры;
2. при движении поршня вверх происходит нагрев этого воздуха;
3. в высочайшей точке создается большая степень сжатия, вследствие чего температура может доходить до 800-900 градусов Цельсия;
4. при прохождении самой верхней точки осуществляется впрыск топлива в камеры под сильнейшим давлением. В итоге оно соприкасается с раскаленными воздушными массами и происходит воспламенение.
5. под действием горения происходит рост давления в цилиндре, передающего момент, что и создает шум такого двигателя.

Благодаря указанной схеме дизельному мотору вполне достаточно небогатой смеси топлива. Стоимость подобного топлива невероятно низка, что объясняет его неприхотливость, а также экономичность. К тому же коэффициент полезного действия, а также крутящий момент выше, чем у мотора на бензине. Но у дизеля есть и определенные минусы:

1. вибрация и определенная шумность;
2. определенные затруднения при холодном пуске;
3. относительно невысокая мощность, но это вряд ли можно отнести к современным моделям.

Устройство дизеля

Дизельный мотор имеет степень сжатия практически в два раза больше бензинового. Поэтому это требует усиления его элементов, так как они требую больших нагрузок. Устройство дизельного двигателя предполагает отсутствие стандартной системы зажигания, так как используется принцип самовоспламенения от сжатия. При этом есть модели, где также применяются свечи. Они используются, чтобы прогревать воздух, что особенно важно зимой, когда пуск затруднителен.

Поршень дизельного двигателя имеет форму, которая зависит во многом от типа камеры сгорания. При этом его днище выступает за блоки цилиндров в момент нахождения в верхней точке. Поэтому экологичность и технические параметры зависят в большей степени от системы впрыска, а также типа камеры сгорания.

Как работает камера сгорания, типы

Камеры сгорания бывают следующих типов:

1. разделенные;
2. неразделенные.

Топливо при раздельном типе направляется в камеру, которая находится в головке блока цилиндров. К тому же у такого варианта разные конструкции, зависящие от создания смеси: вихрекамерный либо предкамерный.

Предкамерный впрыск выполняется в предварительную камеру, которая с цилиндром соединяется с помощью небольших отверстий либо каналов. После воспламенения смесь с высокой скоростью перемещается по отверстиям, создавая значительный перепад давления и отправляясь в главную камеру, где и сгорает.

Вихрекамерный вариант демонстрирует начало горения смеси в камере, в целом она похожа на полую сферу. При такте сжатия туда направляются воздушные массы, которые вихревым потоком закручиваются там, вследствие чего топливо хорошо перемешивается с воздухом.

Преимущества разделенной камеры заключается в том, что топливо сгорает за пару этапов, что обеспечивает стабильное и мягкое функционирование мотора.

Минусы разделенной камеры: значительный расход топлива вследствие определенных потерь из-за значительной поверхности подобной камеры, в том числе возникающих потерь при перетекании воздушных масс.

В случае неразделенного варианта камера сгорания выполняется в днище поршня, непосредственный впрыск топлива осуществляется в цилиндр. Благодаря такому подходу обеспечивалась значительная экономия. Однако на легковых автомобилях эта схема применялась редко, так как были конструктивные проблемы, вибрационные и шумовые недостатки. Тем не менее, благодаря новым электронным системам управления по дозировке топлива, удалось провести оптимизацию сгорания рабочей смеси и устранению недостатков.

Топливоподающие системы

Указанные системы обеспечивают подачу необходимых объемов топлива в определенное время с необходимым давлением. Главнейшим элементом такой системы можно назвать ТНВД, то есть топливный насос высокого давления.

Насосы могут быть двух видов:

1. рядные многоплунжерные;
2. распределительного типа.

Следующим элементом можно назвать насос-форсунку, ее устанавливают на цилиндр с целью впрыска топлива. Необходимую дозировку вычисляет специальный электронный блок, который отправляет команды на запорные клапаны. Использование перечисленных устройств обеспечивает мягкую работу мотора, в том числе понижает токсичность выхлопа.

Турбонаддув

Использования турбонаддува дает возможность повысить мощность дизеля. Это достигается подачей дополнительной топливной смеси в цилиндры. Турбонаддув оптимизирует работу мотора там, где мало воздуха (в горах), сохраняя необходимую мощность.

Основные недостатки турбодизеля вызваны надежной работой турбокомпрессора, который демонстрирует меньший ресурс мотора вследствие существенных требований к моторным маслам.

История создания дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя — основные нюансы + видео

Среди разъезжающих по магистрали машин нередко встречаются «дизельки», которые уже достаточно давно и крепко выложили себе дорожку на автомобильном рынке. Однако отличить работу дизельного двигателя от бензинового способны далеко не все. А ведь различия есть и они кардинальные. Каков же принцип работы дизельного двигателя? Узнаете ниже, а для начала — несколько слов о самом движке. Кстати, вот статья об общем устройстве двигателя внутреннего сгорания.

Главные особенности дизельных движков.

Как известно, дизельные моторы дороже в обслуживании и тем более в ремонте, из-за того, что их узлы и детали (ТНВД  или топливный насос высокого давления, насос форсунка, турбокомпрессор, форсунка) изготовлены с максимально высокой точностью. При этом они, как правило, экономичнее бензиновых и обладают более высоким КПД (коэффициентом полезного действия) — на 10-14  процентов. Кроме того современные дизеля имеют большую мощность и отличную приёмистость. А для еще большего увеличения мощностных и тяговых характеристик дизельные моторы оснащают турбонаддувом и интеркулером.

Принцип работы дизельного двигателя и его отличие от бензинового собрата.

Принципы работы дизельных и бензиновых движков, как уже отмечалось выше, абсолютно различны.

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания (карбюраторных, инжекторных) приготовление смеси, как правило, происходит во впускном тракте: в цилиндр подается уже готовая смесь, которая там загорается при помощи свечи зажигания в момент сжатия.

В дизельных моторах все не так, и смесеобразование происходит прямо в цилиндре. Воспламенителем  при этом является воздух, который при сжатии нагревается и воспламеняет дизельное топливо. Само это топливо подается  в камеру сгорания форсункой и топливным насосом высокого давления (насосом-форсунки) под высоким давлением.

Теперь познакомимся с этим процессом подробнее, по тактам. Кстати, количество последних у дизельных и бензиновых двигателей равно (четырем). Рассмотрим каждый из тактов.

Первым тактом у дизельного мотора является такт впуска.

В период прохождения первого такта поршень двигается с верхней мертвой точки (вмт) в нижнюю (нмт). На данном этапе впускной клапан открыт, в то время как выпускной, естественно, закрыт.  Когда поршень двигается в нмт, создается разряжение и цилиндр мотора заполняется воздухом, который перед тем, как попасть цилиндр, очищается от механических примесей в воздушном фильтре.

Вторым тактом будет такт сжатия.

В этот момент времени  клапаны (впускной и впускной) закрыты и поршень движется из нмт  в вмт. И так как  клапаны закрыты, воздуху деваться некуда, поэтому он сжимается, создавая высокое давление, и нагревается — до 800 градусов Цельсия.

Третий такт — такт расширения (рабочий ход).

Во время движения поршня в вмт дизельное топливо по средством форсунки подается  в цилиндр под высоким давлением (от 150 до 300 Bar) и там распыляется. В процессе распыления топлива происходит его смешение с горячим воздухом и, следовательно, его последующее воспламенение. При горении смеси  температура в цилиндре стремительно повышается — до 1750 -1800 градусов Цельсия. Одновременно с этим растет и давление, которое достигает 10-12 Мпа. Образуются газы, которые толкают поршень сверху вниз. Перемещаясь вниз, поршень выполняет предписанную ему работу. В нмт давление снижается вместе с температурой.

Четвертый такт — завершающий, он же — такт выпуска.

Поршень движется вверх.  Выпускной клапан открывается и  газы стремятся покинуть камеру сгорания через каналы в ГБЦ (головке блока цилиндров)  в выпускной коллектор. Далее газы попадают в глушитель, где проходят очистку (в современных дизелях установлены сажевые фильтры) и в окружающую среду. В это время в цилиндре температура уменьшается, до 450-540 градусов, и давление падает — до 10-20 Bar.

Далее цикл начинается снова.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Дизельный двигатель с турбонаддувом

История создания дизельных двигателей с турбонаддувом

Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом

Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.

Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.

Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.

В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.

Плюсы и минусы дизельного двигателя с турбонаддувом

Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр. Также в работе двигателей с турбинами низкого давления может присутствовать эффект «турбоямы», выражающийся в заметном «проседании» на низких и средних оборотах двигателя.

Турбированные моторы менее экономичны, чем атмосферные дизели, потребляя на 20 – 50% больше топлива при том же объеме. Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя, а турбированные дизели еще менее ремонтопригодны, чем их атмосферные братья.

Да и вообще, наличие технически сложного турбокомпрессора, нуждающегося в дополнительных устройствах стабилизации давления, аварийного его сброса и так далее делает силовую установку автомобиля более замысловатой, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.

Современные технологии усовершенствования дизельных двигателей

Значительную популярность сегодня приобрела система повышения эффективности и гибкости режимов дизеля под названием «Common-Rail». Если в традиционном дизельном двигателе каждая секция насоса высокого давления подает топливо в отдельный топливопровод, замкнутый на одну форсунку. Даже несмотря на изрядную толщину стенок топливопроводов при подаче в них жидкости под давлением в 1500-2000 атмосфер они незначительно, но «раздуваются». В результате попадающая в цилиндр порция топлива отличается от расчетной. «Довесок», сгорая, увеличивает расход горючего, повышает дымность и снижает полноту сгорания топливно-воздушной смеси.

Удачное инженерное решение этой проблемы разработали одновременно сразу несколько автопроизводителей. В новой системе топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая, помимо прочего, играет роль ресивера, то есть стабилизатора давления в контуре. В рампе все время присутствует постоянный объем топлива, находящегося не под пульсирующим давлением, а под постоянным.

К тому же, развитие интеллектуальных технологий позволило оснастить форсунки электронными системами открытия (в традиционных дизелях регулировка циклов впрыска происходит гидромеханическим способом при повышении давления в трубопроводе). Электронный блок, управляющий работой форсунок, учитывает информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме двигателя, его нагрузке и т.д. На основе этих данных рассчитывается размер порции топлива и момент его подачи.

Еще одно новшество, появившееся благодаря развитию автомобильной электроники – двухэтапная подача топлива в камеру сгорания. Сначала впрыскивается «разгонная» (около миллиграмма) порция. При сгорании она дополнительно к эффекту сжатия повышает температуру в камере, и основная доза, впрыскиваемая следом, сгорает более плавно, также плавно наращивая давление в цилиндре. В результате двигатель работает мягче и менее шумно, а расход топлива сокращается примерно на 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах на 25%. Что немаловажно — уменьшается содержание в выхлопе сажи.

Среди новых разработок, призванных улучшить экологические характеристики дизелей одновременно с оптимизацией их экономичности, наиболее перспективной считается система BlueTec, разработанная специалистами концерна Daimler AG. Основная ее составляющая – инновационная методика каталитической нейтрализации выхлопных газов.

Каталитические нейтрализаторы современных автомобилей работают за счет керамических или металлических «сот», покрытых слоем химически активных веществ — катализаторов. Катализаторы окисляют или восстанавливают токсичные соединения CO, CH и NOx до углекислого газа, простого азота и воды.

Однако особенности дизельного топлива, а также процессов образования и сгорания топливно-воздушной смеси в дизеле таковы, что выхлоп содержит не только вредные химические компоненты, но большое количество сажи. Причем если начать уменьшать долю сажи возрастает содержание NOx, и наоборот. Таким образом, для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна многокомпонентная химико-механическая система, усложняющая конструкцию автомобиля и, как следствие, снижающая рентабельность производства.

Технология BlueTec построена на сочетании традиционных и новых решений. Сначала отработавшие газы проходят имеющийся на большинстве дизельных автомашин противосажевый фильтр и катализатор, «истребляющий» соединения углерода. Далее в выпускной тракт впрыскивается активный реагент AdВlue на основе мочевины (раствора аммиака в воде). Получившаяся смесь попадает в специальный нейтрализатор избирательного действия (SCR), в котором аммиак из AdBlue под влиянием катализа при температуре 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, «разбирая» их на азот и воду. Здесь же «дожигаются» остальные вредные компоненты.

При очевидных плюсах BlueTec имеет не менее очевидные минусы. Хранение запаса компонента AdВlue требует отдельной емкости. Сама система осложняется за счет присутствия дополнительных узлов и магистралей. К тому же, система еще более прихотлива к качеству топлива и может работать только на солярке с минимальным содержанием серы.

Еще одна весьма актуальная для России проблема — раствор AdВlue замерзает при минус 11,5 градусов. Поэтому инженеры BlueTec сейчас активно работают над совершенствованием систем без использования мочевины. Сегодня проходят опробование и доработку комплексы из противосажевого фильтра, платинового каталитического нейтрализатора и двух SCR-катализаторов, «заряженных» исключительно на борьбу с оксидами азота. В настоящее время система позволяет обеспечить содержание NOx в выхлопе дизелей примерно на уровне Евро-5.

Газ на дизельный двигатель — газодизель с ГБО

Газобаллонная система и дизель

Газ устанавливался на дизельные двигатели очень редко в отличии от бензиновых. Бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

Бензиновый — поджигает топливо при помощи свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1.

Дизельный — поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она 18:1 и у него отсутствуют свечи зажигания.

Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей, так как газ поджигается свечами аналогично бензину, а октановое число газа корректируется ЭБУ (электронным блоком управления). В дизеле смесь загорается от давления. Зажечь газ давлением не получается и такой подход не подходит для ГБО.

Сложности эксплуатации ГБО на дизеле

Причин всего три:

• Температура самовоспламенения дизеля 385 градусов Цельсия, а пропана и метана 700 градусов.
• Соответственно газообразное топливо нужно поджигать. Но в дизеле нет свечей!
• Октановое чисто дизеля 60 против 120 единиц у газа. Чтобы мотор не пошел в «разнос», нужно снизить либо октановое число, либо степень сжатия.

Как видите реализация достаточно сложная, однако найдено два решения использования газа на дизельном агрегате.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Двигатель полностью переделывается с дизеля на газ. Минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля.

Агрегат модернизируют, чтобы он не вышел из строя, степень сжатия снижают до 12:1. Делается это для того, чтобы двигатель смог переварить октановое число в 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работы Dual Fuel. Легкореализуемый и недорогой вариант. Здесь нет полного отказа от дизельного топлива. В цилиндры подается как дизель так и газ попеременно.

Чтобы газ поджегся используется дизельное топливо. Ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы:

• двигатель запускается на дизельном топливе;
• активируется газовая система, дизель сжимается—воспламеняется и в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива;
• открываются клапана и сгоревшая смесь отводится;
• цикл повторяется.

Дизельный двигатель

Определение 1

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, который работает по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия, разогретого при сжатии воздуха.

История

В $1893$ году Рудольф Дизель разработал двигатель с немного измененным принципом проектирования и эксплуатации, чем ранее известный двигатель внутреннего сгорания. Изобретатель преследовал цель в том, чтобы сделать более эффективную машину, которая основана на общей концепции двигателя внутреннего сгорания. В $1893$ году он выиграл патент на конструкцию «дизеля».

В $1897$ году Рудольф Дизель построил первый двухцилиндровый дизельный двигатель, который был удостоен Гран — при на выставке в Париже.

Конструкция двигателя, которая была разработана Дизелем, очень ненадежна и сложна в эксплуатации за счет использования впрыска топлива в цилиндр с помощью сжатого воздуха. Система впрыска требуется наличия многоступенчатого компрессора с возможностью производить достаточно высокое воздушное давление. Современные материалы и технологии обеспечивают адекватную долговечность и надежность работы компрессора, расширение, это не малые габариты и вес двигателя, а также увеличилось количество движущихся частей, которые требуют периодического технического обслуживания.

К $1898$ году, Дизель заработал миллионы. Его двигатели были использованы для силовых трубопроводов, легковых и грузовых автомобилей, а также морских судов. Они скоро будут использоваться в шахтах, нефтяных месторождениях, заводах, и заокеанском судоходстве.

Замечание 1

В $1936 $году «Mercedes-Benz» впервые применили дизельный двигатель в серийном автомобиле с пассажирами.

Готовые работы на аналогичную тему

Принцип работы

В дизельном двигателе, сначала воздух поступает в камеру сгорания. Воздух затем сжимается с коэффициентом сжатия обычно между $15$: $1$ и $23$ :$1$. Эта высокая степень сжатия приводит к тому, что температура воздуха повышается. Приблизительно в верхней части такта сжатия, топливо впрыскивается в сжатый воздух в камере сгорания. Это может происходить в пустоте в верхней части поршня или в предкамере в зависимости от конструкции двигателя. Топливный инжектор гарантирует, что топливо разбивается на мелкие капли, и что оно распределяется равномерно. Сгорание происходит при практически постоянном давлении в начальной части рабочего хода. Начало парообразования вызывает задержку перед зажиганием и характерный дизельный звук стука, когда пар достигает температуры воспламенения и вызывает резкое увеличение давления над поршнем. Когда сгорание завершено, газы сгорания расширяются, когда поршень опускается, далее высокое давление в цилиндре приводит в движение поршень вниз, и обеспечивает подачу питания на коленчатом валу.

Также высокий уровень сжатия, позволяет сгоранию происходить без отдельной системы зажигания, высокая степень сжатия значительно повышает эффективность двигателя.

Основные преимущества

Дизельные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с другими двигателями внутреннего сгорания:

• Они сжигают меньше топлива, чем бензиновый двигатель, выполняющий ту же работу, из-за более высокой температуры сгорания двигателя и большей степени расширения. Бензиновые двигатели, обычно, на $30$% эффективнее, в то время как дизельные двигатели могут конвертировать более 45% энергии топлива в механическую энергию.

• У них нет высокого напряжения системы электрического зажигания, что приводит к высокой надежности и легкой адаптации к влажной среде.

• Долговечность дизельного двигателя, как правило, примерно вдвое больше, чем бензинового двигателя, в связи с увеличением прочности используемых деталей.

• Дизельное топливо дистиллируется непосредственно из нефти.

• Они вырабатывают меньше тепла в режиме охлаждения и выхлопа.

Принцип работы двигателя на дизельном топливе

Дизельные двигатели в нашей стране привыкли считать нежными и достаточно чувствительными к качеству топлива. Но если взглянуть в историю развития этой технологии, подобные утверждения начинают казаться несправедливыми. Конечно, существуют определенные неудобства от использования таких силовых агрегатов в российском климате, но они явно преувеличены в общественном мнении.

Современные дизельные двигатели оснащены всеми необходимыми системами, которые позволят беспрепятственно эксплуатировать автомобиль при любом климате. Многие говорят о высокой чувствительности дизеля к качеству топлива. Следует разобрать все мифы подробнее.

Главные принципы работы дизельного двигателя

Данные силовые агрегаты были разработаны в середине 19 столетия, когда изобретатели предположили, что в тепловой машине топливо должно воспламеняться самостоятельно при быстром сжатии воздуха в камере цилиндра. Эта идея вскоре воплотилась в первый дизельный двигатель, который получил невероятно широкое применение.

В течение 20 столетия двигатели устанавливались на военную технику, внедорожники и прочие автомобили. Основные принципы работы силового агрегата описываются следующим образом:

• самовоспламенение топлива вследствие сжатия воздуха в цилиндрах и быстрого нагревания;
• возможность работы практически на всех видах нефтепродуктов, включая сырую нефть;
• низкий расход топлива и высокая производительность агрегата;
• низкая теплоотдача и достаточно высокий ресурс;
• высокое давление подачи топлива через тонкие форсунки.

Последняя особенность конструкции дизельного двигателя стала одной из причин проблематичной эксплуатации двигателей при некачественном топливе. Форсунки часто забиваются, что влияет на качество работы агрегата.

Большинство современных дизельных двигателей работают по системе Common Rail, в которой топливо подается непосредственно в каждую камеру, а количество горючего не зависит от оборотов. Такая система разгружает ТНВД (топливный насос высокого давления). Именно ТНВД является наиболее уязвимой частью двигателя. Как только он приходит в негодность, владельца авто ждет дорогой и неприятный ремонт.

Климатические особенности использования дизельного двигателя

Многие уверены, что дизельный автомобиль невозможно использовать в условиях минусовых температур. Но это далеко от истины, ведь даже в условиях российского Севера многие применяют автомобили типа Toyota Tundra, созданные специально для покорения таких дорог.

Дизельное топливо действительно имеет свойство замерзать и превращаться в желеобразную субстанцию. Но есть несколько аспектов, которые помогают нынешним водителям использовать дизель на морозе:

• существуют специальные модификации топлива с зимними характеристиками;
• практически все дизельные авто оснащены подогревателями топливной системы и бака;
• использование современных химических добавок для сохранения жидкого состояния дизельного топлива;
• хранение авто в гараже, где температура держится плюсовая, поможет избежать замерзания топлива.

Потому сегодня избежать проблем с застывшим дизельным топливом можно очень просто. Для этого достаточно иметь современный автомобиль с необходимыми системами и функциями, а также объезжать стороной заправки с неизвестным происхождением дизельного топлива. Качественное горючее и новые технологии дают возможность использовать дизельные двигатели даже в Антарктиде, где бензиновые конкуренты никогда не показывали выдающихся результатов эксплуатации.

Засорение форсунок в дизельном двигателе

Еще одной проблемой, которая часто возникает при эксплуатации дизельного силового агрегата, стало засорение форсунок. Чистка на профессиональной СТО обходится невероятно дорого, так что за десяток подобных процедур можно заплатить весомую часть стоимости машины.

Справиться с такой проблемой помогут хорошие фильтры и регулярное обслуживание машины. Когда форсунки забиты окончательно, мастерам приходится разбирать часть двигателя, продувать форсунки дизельного двигателя на специальном оборудовании. Чтобы не допустить таких последствий, достаточно делать следующее:

• следить за качеством топлива, которое вы льете в бак автомобиля;
• регулярно проходить ТО, проверять качество работы агрегата;
• использовать хорошие дорогие фильтры и регулярно их менять;
• придерживаться рекомендаций производителя по эксплуатации двигателя.

С помощью таких простых правил вы сможете легко получить качественную эксплуатацию дизельного двигателя. При соблюдении рекомендаций ресурс агрегата увеличится, а приятные ощущения от поездки на вашем тяговитом дизельном авто станут более яркими.

Подводим итоги

Общество автомобилистов состоит из скептиков и адептов дизельных двигателей. К какому бы числу вы ни относились, стоит несколько месяцев попробовать поездку на экономичном и тяговитом современном дизеле, чтобы понять все преимущества такого агрегата.

При правильной эксплуатации автомобиль, оснащенный таким силовым агрегатом, покажет замечательную долговечность и сохранение технических характеристик. Интересно, среди наших читателей больше приверженцев дизельных или бензиновых двигателей?

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно.Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

На фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот фотография Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия.Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами.В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо сильнее, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль жестяная банка. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория того, как работают тепловые двигатели, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может с легкостью сжимать воздух намного сильнее, а также это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам потребуется подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин).Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал ужасные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, состоящие из большего количества углерода и водорода атомов).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. В то время как это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества производителей двигателей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах — грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выхлопные газы можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость вращения двигателя (отключает подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Рудольф Дизель, способ и устройство для преобразования тепла в работу.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

• 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать работающую машину.
• 1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
• 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
• 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
• 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, не требующий свечи зажигания.
• 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
• 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 г.
• 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
• 1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в завод в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
• 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
• 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
• 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
• 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
• 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
• 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, созданный на базе популярной модели Caterpillar Sixty.
• 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
• 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
• 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
• 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельными двигателями того времени.
• 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99 процентов.
• 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
• 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Дизельный двигатель

Работа: преимущества и недостатки Дизельный двигатель

Рудольф Дизель построил свой первый широко известный прототип двигателя с высокой степенью сжатия в 1897 году.С тех пор дизельный двигатель превратился в один из самых эффективных и надежных источников энергии в мире. В дизельных двигателях внутреннее сгорание приводит к расширению высокотемпературных газов под высоким давлением, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни, преобразуя химическую энергию в механическую.

В 1919 году Клесси Лайл Камминс основал компанию Cummins Engine Company, чтобы улучшить дизельную технологию и производить лучшие в мире двигатели. Его видение положило начало компании, которая сегодня является мировым лидером, производящим дизельные двигатели для различных областей применения: от грузовиков большой грузоподъемности и потребительских пикапов до промышленной добычи полезных ископаемых и бурения нефтяных скважин.Подпишитесь на этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше о процедурах работы с дизельным двигателем.

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельный двигатель представляет собой поршнево-цилиндровый двигатель прерывистого сгорания. Он работает в двухтактном или четырехтактном цикле. Однако, в отличие от бензинового двигателя с искровым зажиганием, дизельный двигатель нагнетает в камеру сгорания только воздух на такте впуска. Дизельные двигатели обычно имеют степень сжатия от 14: 1 до 22: 1.Как двухтактные, так и четырехтактные дизельные двигатели можно встретить среди двигателей с внутренним диаметром (диаметром цилиндра) менее 600 мм. Двигатели с диаметром отверстия более 600 мм представляют собой почти исключительно двухтактные системы.

Четырехтактные двигатели

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель обычно работает, повторяя цикл из четырех стадий или тактов, во время которых поршень перемещается вверх и вниз дважды (другими словами, коленчатый вал вращается дважды).

• Впуск: Воздух (голубой) втягивается в цилиндр через открытый зеленый впускной клапан для воздуха справа, когда поршень движется вниз.

• Компрессия: Впускной клапан закрывается, поршень перемещается вверх и сжимает воздушную смесь, нагревая ее. Топливо (темно-синий) впрыскивается в горячий газ через центральный клапан впрыска топлива и самовоспламеняется. В отличие от газового двигателя, для этого не требуется свеча зажигания.

• Мощность: Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется и горит, она толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который передает мощность на колеса.

• Выхлоп: Зеленый выпускной клапан слева открывается, чтобы выпустить выхлопные газы, выталкиваемые возвратным поршнем.

Подробнее о Linquip

Типы турбин: классификации и примеры

Двухтактные двигатели

В двухтактном дизеле полный цикл происходит, когда поршень перемещается вверх и вниз только один раз. Как ни странно, в двухтактном цикле есть три стадии:

• Выхлоп и впуск: Свежий воздух вдувается в боковую часть цилиндра, выталкивая старый выхлоп через клапаны вверху.

• Компрессия: Впускной и выпускной клапаны закрываются. Поршень движется вверх, сжимает воздух и нагревает его. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, топливо впрыскивается и самовоспламеняется.

• Мощность: Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется, она толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который передает мощность на колеса.

Двухтактные двигатели меньше и легче четырехтактных и имеют тенденцию быть более эффективными, поскольку они вырабатывают мощность один раз за каждый оборот (вместо одного раза за каждые два оборота, как в четырехтактном двигателе).Это означает, что они нуждаются в большем охлаждении и смазке и подвержены более высокому износу.

Дизельные двигатели и бензиновые двигатели

Теоретически дизельные и бензиновые двигатели очень похожи. Оба они представляют собой двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для преобразования химической энергии топлива в механическую. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом, и движение поршней вверх и вниз, известное как линейное движение, создает вращательное движение, необходимое для поворота колес автомобиля вперед.

Как дизельные, так и бензиновые двигатели преобразуют топливо в энергию в результате серии небольших взрывов или возгораний. Основное различие между дизельным топливом и бензином заключается в том, как происходят эти взрывы. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и воспламеняется от искры свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Поскольку воздух нагревается при сжатии, топливо воспламеняется.

Дизельный двигатель Преимущества

Дизель — это самый универсальный двигатель, работающий на топливе, широко используемый сегодня во всем, от поездов и кранов до бульдозеров и подводных лодок.По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. Они также более безопасны, потому что дизельное топливо менее летучее, а его пары менее взрывоопасны, чем бензин. В отличие от бензиновых двигателей, они особенно хороши для перемещения больших грузов на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования на грузовых судах, грузовиках, автобусах и локомотивах.

Более высокая степень сжатия означает, что детали дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие нагрузки и деформации, чем детали бензинового двигателя.Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее, и поэтому долгое время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Хотя это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Недостатки дизельного двигателя

Загрязнение — один из самых больших недостатков дизельных двигателей; они производят смесь загрязнителей, включая оксиды азота, окись углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизельное топливо более эффективно, поэтому оно должно потреблять меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствовать глобальному потеплению. На практике есть некоторые аргументы в пользу того, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали, что средние выбросы дизельных двигателей лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если сравнивать аналогичные дизельные и бензиновые автомобили, дизель действительно выходит лучше.

Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсируют это. Даже в этом случае покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: после скандала с выбросами Volkswagen в 2015 году произошло существенное падение продаж, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались менее загрязняющими.

Как повысить эффективность дизельного двигателя

Дизельные двигатели в два раза эффективнее бензиновых (в лучшем случае около 40–45 процентов).Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. На это есть несколько причин. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах.

Фундаментальная теория работы тепловых двигателей, известная как правило Карно, говорит нам, что эффективность работы дизельного двигателя зависит от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, который циклически проходит через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая более низкая температура), более эффективен.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает конструкцию более простой, которая может легко сжимать воздух намного сильнее, что делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии.

Есть еще одна экономия в эффективности. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам необходимо подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он продолжал работать; У дизельных двигателей такой проблемы нет, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают с меньшей мощностью. Другим важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин, потому что составляющие его молекулы обладают большей энергией, связывающей свои атомы вместе (другими словами, дизельное топливо имеет более высокую плотность энергии, чем бензин).Дизель также является лучшим смазочным материалом, чем бензин, поэтому дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Вот и все, что вам нужно знать о принципе работы дизельного двигателя. Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, оставив ответ в разделе комментариев. Есть вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших экспертов.

Понимание цикла — двухтактный дизельный цикл

Если вы читали Как работают двухтактные двигатели, вы узнали, что одно большое различие между двухтактными и четырехтактными двигателями — это количество мощности, которое двигатель может производить.Свеча зажигания срабатывает в два раза чаще в двухтактном двигателе — один раз на каждый оборот коленчатого вала, по сравнению с одним разом на каждые два оборота в четырехтактном двигателе. Это означает, что двухтактный двигатель может производить в два раза больше мощности , чем четырехтактный двигатель того же размера.

В статье о двухтактном двигателе также объясняется, что цикл бензинового двигателя, в котором газ и воздух смешиваются и сжимаются вместе, не совсем подходит для двухтактного подхода.Проблема в том, что часть несгоревшего топлива вытекает каждый раз, когда цилиндр заправляется топливовоздушной смесью. (Подробности см. В разделе «Как работают двухтактные двигатели».)

Оказывается, дизельный подход, при котором сжимается только воздух, а затем впрыскивается топливо непосредственно в сжатый воздух, намного лучше подходит для двухтактного цикла. Поэтому многие производители больших дизельных двигателей используют этот подход для создания двигателей большой мощности.

На рисунке показана схема типичного двухтактного дизельного двигателя:

В верхней части цилиндра обычно находятся два или четыре выпускных клапана, которые открываются одновременно.Также имеется инжектор дизельного топлива (показан желтым наверху). Поршень удлиненный, как в бензиновом двухтактном двигателе, поэтому он может действовать как впускной клапан. В нижней части хода поршня поршень открывает отверстия для забора воздуха. Всасываемый воздух нагнетается турбонагнетателем или нагнетателем (голубой). Картер герметичен и содержит масло, как в четырехтактном двигателе.

Двухтактный дизельный цикл выглядит следующим образом:

1. Когда поршень находится в верхней части своего хода, цилиндр содержит заряд сильно сжатого воздуха.Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр форсункой и немедленно воспламеняется из-за тепла и давления внутри цилиндра. Это тот же процесс, который описан в «Как работают дизельные двигатели».
2. Давление, создаваемое сгоранием топлива, толкает поршень вниз. Это , рабочий ход .
3. Когда поршень приближается к нижней точке своего хода, все выпускные клапаны открываются. Выхлопные газы устремляются из цилиндра, сбрасывая давление.
4. Когда поршень выдвигается вниз, он открывает отверстия для впуска воздуха.Сжатый воздух заполняет цилиндр, вытесняя остатки выхлопных газов.
5. Выпускные клапаны закрываются, и поршень начинает двигаться обратно вверх, снова закрывая впускные отверстия и сжимая свежий заряд воздуха. Это ход сжатия .
6. Когда поршень приближается к верху цилиндра, цикл повторяется с шагом 1.

Из этого описания вы можете увидеть большую разницу между дизельным двухтактным двигателем и бензиновым двухтактным двигателем: в дизельном В версии цилиндр заполняется только воздухом, а не смесью газа и воздуха.Это означает, что двухтактный дизельный двигатель не имеет экологических проблем, присущих бензиновому двухтактному двигателю. С другой стороны, двухтактный дизельный двигатель должен иметь турбонагнетатель или нагнетатель, а это значит, что на бензопиле вы никогда не найдете двухтактный дизель — это было бы слишком дорого.

Что такое 4-тактный дизельный двигатель?

Двигатель — это устройство, преобразующее одну форму энергии в другую. Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором он последовательно проходит различные циклы операций для преобразования тепловой энергии в полезную работу.В этой статье мы собираемся обсудить принцип работы 4-тактного дизельного двигателя. 4-тактный дизельный двигатель также известен как 4-тактный двигатель с воспламенением от сжатия.

Двигатели IC работают по принципу искрового или компрессионного зажигания.

Искровое зажигание: Обычно бензиновый двигатель, в котором процесс сгорания топливовоздушной смеси зажигается искрой от свечи зажигания

Воспламенение от сжатия: Обычно дизельные двигатели, в которых процесс сгорания вызывается повышенная температура воздуха в цилиндре из-за механического сжатия.

• 4-тактный дизельный двигатель похож на 4-тактный бензиновый двигатель, но с той лишь разницей, что в 4-тактном бензиновом двигателе мы используем свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. В дизельных двигателях (двигателях с воспламенением от сжатия) мы используем высокая степень сжатия воздуха для достижения высокой температуры, достаточной для самовоспламенения впрыскиваемого топлива.
• Степень сжатия дизельных двигателей составляет от 16 до 12, а у бензиновых — от 6 до 10.
• В 4-тактном дизельном двигателе термодинамический цикл завершается за четыре хода положения или два оборота коленчатого вала.
• Все четыре хода будут выполнены при повороте кривошипа на 720 °.
• Во время этих четырех тактов необходимо выполнить пять действий / событий. они бывают всасывающим и компрессионным сгоранием, расширением, выхлопом.
• Этот 4-тактный дизельный двигатель был изобретен Рудольфом Дизелем в 1876, , поэтому этот двигатель называется дизельным двигателем .

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя состоит из следующих тактов:

1. Такт всасывания или впуска,
2. Такт сжатия,
3. Такт расширения или рабочего хода,
4. Такт выпуска.

Такт всасывания или всасывания

Ход всасывания начинается, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) и собирается двигаться вниз. В это время впускной клапан открыт, а выпускные клапаны закрыты.

Всасывание создается в цилиндре из-за движения поршня вниз (нижняя мертвая точка) воздух будет втягиваться в цилиндр.

Когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), такт всасывания заканчивается.

Ход сжатия

Ход сжатия начинается сразу после завершения хода всасывания. то есть поршень достигает НМТ.

Во время такта сжатия поршень перемещается от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). Вследствие этого воздух, всасываемый в цилиндр, будет сжиматься. Во время этого хода как впускной, так и выпускной клапаны закрыты.

Воздух, который занимает цилиндр, сжимается до зазора, доступного, когда поршень находится в ВМТ. Этот объем называется объемом зазора.

Теперь топливо впрыскивается в цилиндр форсункой высокого давления в конце такта сжатия. Из-за сильного сжатия воздуха в цилиндре давление и температура воздуха повышаются, что достаточно для самовоспламенения топлива, которое впрыскивается в конце такта сжатия.

Эти два хода (т.е. такт всасывания и такта сжатия) завершают один оборот коленчатого вала. то есть вращения коленчатого вала на 360 °.

Рабочий ход или рабочий ход

Во время такта расширения впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми. Высокое давление продуктов сгорания толкает поршень из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Это также называется рабочим ходом, поскольку линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатым валом.

На этом коленчатом валу установлен маховик, который собирает избыточное количество энергии во время рабочего хода и помогает остальным трем идеальным ходам.

Такт выпуска

В конце такта расширения выпускные клапаны открыты для выпуска отработавших газов из цилиндра.

Во время такта выпуска впускные клапаны остаются закрытыми.

В этом такте поршень начинает движение из нижней мертвой точки (ВМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ) и уносит все сгоревшие газы из цилиндра в атмосферу.На этом процесс вытяжки завершится.

Эти два хода (т. Е. Такт расширения и такта выпуска) завершают один оборот коленчатого вала. то есть вращения коленчатого вала на 360 °.

Теперь цикл повторяется с первого шага снова как прием.

Принципы работы двигателей внутреннего сгорания — искровое зажигание и воспламенение от сжатия. Четырехтактный двигатель доступен как с искровым зажиганием, так и с воспламенением от сжатия. Мы обсудили 4-тактный двигатель с двигателем с воспламенением от сжатия, т.е.е. Дизель. также прочтите статью о 4-тактном двигателе с искровым зажиганием. Если у вас есть какие-либо мысли, оставьте их в разделе комментариев ниже.

Как работает дизельный двигатель

Дизельный двигатель — один из типов двигателей внутреннего сгорания. Основное различие в принципе работы бензинового и дизельного двигателя заключается в способах образования смеси топлива и воздуха, воспламенения и сгорания. Обычно дизельные двигатели всегда использовались в грузовиках, фургонах или такси.Со временем дизельные двигатели и их системы впрыска стали более экономичными, поэтому многие современные автомобили оснащены дизельными двигателями.

Принцип работы дизельного двигателя

Многие водители спрашивают: как работают дизельные двигатели? Итак, мы отвечаем на этот вопрос. Принцип работы дизельного двигателя основан на воспламенении от сжатия, то есть воспламенение топлива вызывается повышенной температурой воздуха в цилиндре из-за механического сжатия в конце такта сжатия.

Различия между бензиновыми и дизельными двигателями

Начинающие водители часто интересуются, — чем отличается дизельный двигатель от бензинового? В бензиновом двигателе во впускной системе образуется горючая смесь. Свечи зажигания принудительно воспламеняют горючую смесь в цилиндре.

В дизельном двигателе воздух и топливо подаются в цилиндры раздельно. Сначала в цилиндры поступает воздух. Затем в конце такта сжатия температура воздуха достигает 800 градусов, поэтому при впрыске солярки в цилиндры происходит самовоспламенение.Система электрического зажигания не нужна.

Вы можете спросить: как работает дизельный впрыск? Смешивание воздуха и топлива в дизельном топливе происходит за очень короткий промежуток времени. Дизельное топливо, подаваемое под высоким давлением в цилиндр, распыляется на мелкие частицы из форсунки, обеспечивая полное и быстрое сгорание горючей смеси.

В чем преимущества дизельных двигателей?

Преимущества дизельных двигателей перед бензиновыми:

• снижение эксплуатационных расходов;
• больший КПД;
• более низкая цена на дизельное топливо;
• увеличенные интервалы обслуживания.

Недостатки дизельного двигателя:

• повышенный шум и вибрация;
• малой мощности;
• проблема холодного запуска;
• проблемы с зимней соляркой.

Как работает дизельный двигатель

В дизелях используются неотделимые камеры сгорания. Камера сгорания имеет один объем, ограниченный днищем поршня 3 . Камера сгорания имеет один объем, ограниченный днищем поршня, головкой двигателя и стенками цилиндра.

Камеры сгорания имеют особую форму для лучшего перемешивания горючей смеси. Углубление 1 днища поршня способствует созданию вихревого движения воздуха. Сопло 2 впрыскивает тонко распыленное топливо через несколько отверстий. Это основные особенности работы дизельного двигателя.

Что такое двухтактный двигатель?

Двухтактные двигатели

Двухтактный двигатель Двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает энергетический цикл двумя тактами поршня за один оборот коленчатого вала.

В четырехтактных двигателях имеется один рабочий ход за два оборота коленчатого вала или за цикл из четырех тактов поршня. Стремление к одному рабочему ходу при каждом обороте коленчатого вала привело к разработке двухтактного двигателя .

В 1838 году англичанин Барнетт описал механизм подачи заряда в цилиндр с помощью отдельных насосов. В 1878 году Дугальд Клерк также внес большой вклад в это направление и описал двухтактный цикл, известный как цикл Клерка.

Двухтактный двигатель используется для малой мощности, необходимой в автоциклах, скутерах, мотоциклах. В двухтактных двигателях отсутствуют такты всасывания и выпуска. Осталось только два хода: такт сжатия и рабочий ход. Обычно это , называемые ходом вверх и ходом вниз . Также вместо клапанов в двухтактных двигателях используются впускной и выпускной патрубки.

Свежий заряд поступает в цилиндр в конце рабочего хода через впускное отверстие.Затем сгоревшие выхлопные газы вытесняются свежим зарядом через выхлопное отверстие.

Двухтактный двигатель с искровым зажиганием (бензин).

Принцип работы двухтактного двигателя с искровым зажиганием показан на рисунке. Его два хода следующие:

1. Ход вверх
2. Ход вниз

Ход вверх

Во время хода вверх поршень перемещается вверх от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке . Путем сжатия бензиновой смеси наддувочного воздуха в камере сгорания цилиндра.Из-за движения поршня вверх в картере создается частичный вакуум.

И новый заряд втягивается в картер через открытое впускное отверстие. Выпускной порт и порт передачи закрыты, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Сжатый заряд воспламеняется в камере сгорания от искры, подаваемой свечой зажигания.

Ход вниз

Как только заряд воспламеняется, горячие газы сжимают поршень, который движется вниз, вращая коленчатый вал, тем самым выполняя полезную работу.Во время этого хода впускное отверстие закрывается поршнем, и новый заряд сжимается в картере. Дальнейшее движение поршня вниз открывает сначала выпускное отверстие, а затем переходное отверстие. и, следовательно, выхлоп начинается через выхлопное отверстие.

Как только передаточное отверстие открывается, заряд, проходящий через него, принудительно попадает в цилиндр. Заряд ударяется о дефлектор на головке поршня, поднимается к верху цилиндра и выталкивает наружу большую часть выхлопных газов. Поршень теперь находится в нижней мертвой точке.

Цилиндр полностью заправлен свежим зарядом, хотя в некоторой степени это выхлопные газы. Затем цикл событий повторяется, поршень совершает два хода на каждый оборот коленчатого вала.

На рисунке показана схема подключения двухтактного бензинового двигателя. что говорит само за себя.

На рисунке показана диаграмма p-v для двухтактного бензинового двигателя. Эта диаграмма относится только к главному цилиндру или верхней стороне поршня.

Двухтактный двигатель с воспламенением от сжатия (дизель)

В этом двухтактном двигателе внутри цилиндра сжимается только воздух.и топливо (дизельное топливо) впрыскивается форсункой, установленной в головке цилиндра. В этом двигателе нет свечи зажигания. Остальные операции двухтактного двигателя с воспламенением от сжатия точно такие же. как двигатели с искровым зажиганием.

Временная диаграмма портов для двухтактного дизельного двигателя.

На рисунке показаны значения давления и температуры в цилиндре, действующие на свечу зажигания для двухтактных и четырехтактных двигателей.

Преимущества двухтактного двигателя над четырехтактным:

1. Двухтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждый оборот коленчатого вала.Четырехтактный двигатель дает один рабочий ход на каждые два оборота коленчатого вала. Следовательно, мощность, развиваемая двухтактным двигателем, вдвое больше мощности, развиваемой четырехтактным двигателем при тех же оборотах двигателя и объеме цилиндров.
2. Крутящий момент на коленчатом валу больше у двухтактного двигателя. Из-за одного рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала, и поэтому в нем нужен более легкий маховик.
3. При той же мощности двухтактный двигатель более компактный, легкий и требует меньше места, чем четырехтактный двигатель.Таким образом, он больше подходит для автоциклов, мотоциклов и скутеров.
4. Двухтактный двигатель проще по конструкции и механизму. В нем нет клапана и клапанного механизма. Порты легко сконструировать, они закрываются и открываются при движении самого поршня.
5. Обладает высоким механическим КПД за счет отсутствия кулачков, коленчатого вала, коромысел и т. Д. Клапанов.
6. Дает меньше крутильных колебаний.
7. Двухтактный двигатель требует меньше запчастей из-за его простой конструкции.
8. Может быть изменен, если он бесклапанный.
9. Требуется экономия труда для преодоления трения впускного и выпускного отверстий.

Недостатки

1. В двухтактном двигателе Отто расход топлива высокий. потому что свежий заряд, вероятно, будет потрачен впустую, выйдя через выхлопное отверстие.
2. Фактическое сжатие начинается, когда порты полностью закрываются движением поршня вверх после нескольких оборотов коленчатых валов на несколько градусов.Таким образом, фактическая степень сжатия и, следовательно, тепловой КПД двухтактного двигателя меньше, чем у четырехтактного при тех же размерах.
3. Заряд разбавлен дымовыми газами из-за неполной продувки.
4. Издает больше шума.
5. Потребляет больше смазочного масла.
6. Увеличивается износ движущихся частей.

Сравнение четырехтактного и двухтактного двигателей.

Четырехтактный двигатель	Двухтактный двигатель
В четырехтактном двигателе один рабочий ход на каждые два оборота коленчатого вала.	В этом один рабочий ход на каждый оборот коленчатого вала.
Крутящий момент на коленчатом валу даже не связан с одним рабочим ходом на каждые два оборота коленчатого вала. следовательно, требуется тяжелый маховик, и двигатель работает неуравновешенно.	Крутящий момент на коленчатом валу более равномерный за счет одного рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала. Следовательно, требуется более легкий маховик и сбалансированная работа двигателя.
Двигатель тяжелый	Двигатель легкий.
Стоимость двигателя высокая	Стоимость двигателя невысокая.
Меньшая механическая эффективность из-за большего трения во многих частях четырехтактного двигателя.	Механический КПД больше за счет меньшего трения в нескольких частях.
Мощность больше за счет полного всасывания свежего заряда и полного выхлопа сгоревших газов.	Низкая мощность из-за смешения свежего заряда с дымовыми газами.
Двигатель работает в холодном состоянии	Двигатель работает в горячем состоянии.
С водяным охлаждением	С воздушным охлаждением.
Меньший расход топлива в четырехтактном двигателе	Расход топлива больше.
Для двигателя требуется больше места	Для двигателя требуется меньше места.
Смазочная система сложная	Смазочная система проста.
Двигатель производит меньше шума	Шума больше.
Двигатель применяется в легковых, автобусных, грузовых автомобилях.	Двигатель применяется для мопедов, скутеров, мотоциклов.
Двигатель состоит из впускного и выпускного клапанов.	Двигатель состоит из впускного и выпускного отверстий.
Повышенная тепловая эффективность.	Низкий тепловой КПД.
Двигатель потребляет меньше смазочного масла.	Эти двигатели потребляют больше смазочного масла.
Меньший износ движущихся частей двигателя.	Повышенный износ движущихся частей.

Загрузите эту статью в формате PDF

---

Если вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями. Если у вас возникнут какие-либо вопросы по этой теме, не стесняйтесь оставлять комментарии, мы ответим.

Изображения в этом блоге взяты с britannica.com, cycleworld.com

Принцип работы и схема 4-тактного дизельного двигателя

Как мы знаем, существует много автомобилей, использующих дизельный двигатель в качестве источника.Подобно грузовику или автобусу, этому транспортному средству требуется большой крутящий момент, чтобы заставить его двигаться. Итак, дизельный двигатель занимает место.

Это правда, у дизелей большой крутящий момент. Кроме того, дизельные двигатели также имеют преимущества в топливной экономичности, потому что соотношение воздуха и топлива очень низкое. Так что расход топлива станет более эффективным.

Для тех из вас, кому интересно, как работает 4-тактный дизельный двигатель, мы подробно объясним эту статью

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя

Двигатель автомобиля имеет основной механизм на поршневой части.Внутри двигателя поршень движется вверх и вниз. Движение поршня вверх увеличивает объем камеры сгорания, в то время как движение поршня вниз уменьшает объем камеры сгорания.

от изменения объема камеры сгорания дизельный двигатель может работать.

А как насчет 4-ступенчатого цикла?

4-тактный дизельный двигатель означает четыре процесса в одном цикле двигателя. где каждый процесс работает на одно движение поршня. это означает, что если 4-ступенчатый двигатель имеет 4 процесса, поршень будет перемещаться 4 раза (дважды вверх, дважды вниз).

Есть 5 основных частей, которые вам нужно понять в первую очередь;

Блок цилиндров, этот цилиндрический компонент используется в качестве следа движения поршня

• Поршень, эта часть трубчатая и перемещается вверх и вниз внутри блока цилиндров
• Головка блока цилиндров, используется как крышка верхней части цилиндра и место для установки некоторых приспособлений двигателя, таких как форсунки и клапаны.
• Форсунка для впрыска дизельного топлива в камеру сгорания с высоким давлением
• Шатун и коленчатый вал, эти два компонента используются для изменения формы энергии с направленного на круговое движение

Тогда какие процессы? Это он

1.Ступень всасывания

Этап всасывания также называется тактом всасывания, то есть процесс поступления воздуха в камеру цилиндра. Этот забор воздуха происходит, когда поршень движется вниз от ВМТ (верхней мертвой точки) до НМТ (нижней мертвой точки). Это движение увеличит объем цилиндра двигателя.

На другой стороне впускной клапан открыт, в результате поршень будет всасывать воздух из впускного коллектора, так что воздух снаружи поступает во впускной клапан, заполняя камеру цилиндра.

2. Этапы сжатия

Этап сжатия — это процесс сжатия воздуха внутри камеры цилиндра. Зачем нужно сжимать воздух? это связано с процессом сгорания топлива.

Возможно, вы знаете, что дизельный двигатель не оборудован свечами зажигания, потому что дизельный двигатель может работать без искры от свечи зажигания. Это называется самовозгоранием.

Однако, чтобы произошло самовозгорание, воздух должен быть сжат до тех пор, пока температура не поднимется выше точки горения дизельного топлива.Таким образом, дизельное топливо, нагретое до высокой температуры, может сгореть само по себе.

Этот этап сжатия происходит после этапа всасывания, когда поршень достигает НМТ в конце этапа всасывания, поршень снова поднимается до ВМТ. В результате происходит сужение объема цилиндра. В этом состоянии и впускной, и выпускной клапаны закрыты, так что сужение пространства цилиндра будет сжимать воздух внутри.

3. Ступень сгорания

Этап сгорания — это основной процесс в двигателе.При этом дизельное топливо подается через форсунку в камеру сгорания.

Как мы уже говорили, температура воздуха поднимется выше точки горения дизельного топлива. И когда поршень достигает ВМТ, воздух уже находится на самом высоком уровне температуры (превышает точку горения дизельного топлива). В этом состоянии дизельное топливо впрыскивается через форсунки, оно распыляет топливо через форсунку. В результате произошло возгорание, которое привело к расширению.

Эта сила расширения толкает поршень вниз к НМТ.Расширение также используется для запуска транспортного средства. Потому что мощность такая высокая.

4. Ступень выхлопа

Этап выпуска — это процесс удаления остаточных газов сгорания из камеры сгорания. Этот процесс происходит, когда поршень возвращается в ВМТ после воздействия расширения мощности сгорания.

На этом этапе выпускной клапан открывается, так что движение поршня вверх выталкивает остаточный газ сгорания в выпускной коллектор.

Вывод:

Когда поршень достигает ВМТ в конце этапа выпуска, цикл полностью завершен. Это означает, что существует 4 процесса: этап всасывания, когда поршень движется вниз, этап сжатия, когда поршень движется вверх, этап горения, когда поршень движется вниз, последний этап является этапом выпуска, когда поршень движется вверх.