Принцип действия дизельного двигателя – , ?

РЕМОНТ / ДИАГНОСТИКА / РЕГУЛИРОВКА ТНВД И ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ – Принцип действия дизельного двигателя

Дизель — это двигатель внутреннего сгорания с КПД более 50%. Большое значение этому агрегату дают низкий расход топлива и низкая токсичность. Дизельный двигатель адаптирован к наддуву воздуха — за счет этого повышается мощность, кпд и уменьшается содержание вредных веществ в отработанном газе (ОГ). Дизели работают по двухтактному и четырехтактному принципу. Но большинство автомобилей сегодня используют четырехтактный принцип.

Принцип действия

Дизельный двигатель может одноцилиндровым или многоцилиндровым. При сгорании топлива в камере сгорания повышается давление, которое заставляет поршень совершить возвратно-поступательное действие в цилиндре. Это принцип действия называется — поршневой двигатель. Шатун преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение коленвала. Маховике на коленвале сглаживает неравномерное вращение из-за последовательного сгорания топлива в отдельных цилиндрах.

Четырехтактный процесс

Рисунок 1- Четырехтактный процесс

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — рабочий ход; г —такт выпуска; 1—впускной клапан; 2 — форсунка; 3— выпускной клапан; 4— цилиндр; 5—поршень; б—топливный насос высокого давления

Первый такт — впуск

Поршень, находящийся в верхней точке, начинает движение вниз и увеличивается объем цилиндра. Через открытый впускной клапан в цилиндр засасывается воздух. В нижней мертвой точке поршня, обьем цилиндра становится максимально допустимым.

Второй такт — сжатие

Впускной клапан закрыт и поршень, начиная своё движение, сжимает воздух, который от степени сжатия начинает нагреваться до высокой температуры (максимально доходящей до 900 С). В конце процесса сжатия в разогретый воздух форсункой впрыскивается топливо. В верхней мертвой точке поршня объем цилиндра достигает минимальное значение.

Третий такт- рабочий ход

После задержки воспламенения (это связано с углом поворота коленвала) происходит рабочий ход. Топливо в сильно сжатом воздухе воспламеняется и сгорает в камере сгорания. Из-за этого заряд топливовоздушной смеси разогревается и давление поднимается выше. Количество впрыснутого топлива определяется количество освобожденной при сгорании энергии. Под действием давления поршень опускается вниз и тепловая энергия преобразуется в кинетическую. Кривошипно-шатунная система переводит кинетическую энергию поршня в энергию вращения коленвала.

Четвертый такт — выпуск

Незадолго до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан. Горячий газ находящийся под давлением выходит из цилиндра. Движение поршня вверх позволяет вытеснить остаток газа. Коленвал проходит два оборота и и цикл повторяется сначала.

Кулачки впуска и выпуска распредвала отвечают за работу (открытия и закрытия) клапанов. Распредвал приводится от коленвалом зубчатым ремнем или шестернями. Рабочий цикл, при четырех вышеописанных тактах, совершается за два оборота коленвала, поэтому распредвал вращается с частотой меньшей вдвое, чем коленчатый.
Во момент перехода от такта выпуска к такту впуска — клапаны открыты одновременно. Этот момент называется — перекрытие клапанов. В это время отработавшие газы вытесняются новым воздухом в выпускной коллектор, таким образом охлаждая цилиндр.

Степень сжатия в двигателе оказывает влияние на:

• процесс холодного пуска;

• крутящий момент;

• расход топлива;

• шумность работы;

• эмиссию отработанных газов.

Принцип работы двигателя определил наличие следующих систем: кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня под воздействием давления газов во вращательное движение коленчатого вала; механизм газораспределения, предназначенный для своевременного наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и выпуска отработавших газов в атмосферу; система смазки, предназначенная для очистки и подачи к трущимся сопряженным поверхностям двигателя необходимого для смазки и охлаждения этих поверхностей количества масла; система охлаждения, служащая для охлаждения всех нагреваемых деталей двигателя путем отвода от них тепла; система питания, предназначенная для подачи в цилиндры дозированного количества топлива или горючей смеси в распыленном состоянии; система пуска, предназначенная для быстрого и уверенного запуска двигателя при любых температурных условиях.

tnvd.org

Какой принцип действия дизельного двигателя

Теория и навыки вождения 20.11.2015

Какой принцип действия дизельного двигателя

Добрый день, в этой статье расскажем какой принцип действия дизельного двигателя. Дизельный двигатель относится к силовым поршневым агрегатам внутреннего сгорания, в основе работы которых топливо самовоспламеняется от воздействия сжатого нагретого воздуха. Дизель своей конструкцией аналогичен бензиновому двигателю. Единственным отличием является отсутствие системы зажигания, ведь топливо в дизеле воспламеняется по иному принципу. В камере сгорания создается высокое давление, воздух сжимается и сильно нагревается, в результате чего происходит воспламенение топлива. Подобная система предъявляет повышенные требования к деталям клапанов, которые должны выдерживать весьма серьезные нагрузки.

Лет 30-40 назад дизели устанавливались исключительно на тяжелую грузовую технику и трактора, что красноречиво свидетельствовало об их высоком КПД. Этот факт послужил основанием адаптации дизельного мотора под легковые автомобили. В настоящее время выпускается большое количество моделей дизельных легковых транспортных средств. Они не только по своим мощностным характеристикам превосходят бензиновые авто, но и наглядно показывают повышенную  экономичность, так как функционируют даже на обедненной смеси, в которой воздуха больше, чем топливной смеси. В качестве топлива для дизелей используется не только солярка, но и рапсовое и пальмовое масла, а также чистая нефть и фракционные вещества. Главным требованием является высокое качество топлива.

Какой принцип действия дизельного двигателя

Топливо попадает в камеру сгорания, где перемешивается с горячим воздухом, после чего происходит компрессионное воспламенение. Важно знать, правильная работа дизеля напрямую зависит от топливно-воздушной смеси, которая должна быть неоднородна. Ее подача происходит раздельно, и сначала под высоким давлением и сжатием подается воздух.

В принцип действия дизельного двигателя входит процесс сжатия, которое сопровождается высокими температурами в пределах 800 С.  Далее совершается подача в камеру сгорания топлива. Здесь также нужно высокое давление в диапазоне от 10 до 30 Мпа. Компрессионное сгорание топливно-воздушной смеси сопровождается резким увеличением давления и шумной работой двигателя с вибрациями. Конечно, по данным характеристикам дизели сильно уступают бензиновым силовым агрегатам, чья работа, особенно на холостом ходу, практически незаметна.

Дизельные двигатели выпускаются 2-ч и 4-х тактовыми. Чаще всего можно встретить именно 4-х тактный дизель, где в процессе работы происходит впуск и сжатие топливно-воздушной смеси, рабочий ход и выпуск.

Типы дизельных двигателей

Существует несколько конструкций камер сгорания дизельных двигателей, которые можно разделить на три типа:

Типы дизельных двигателей

Дизели с предкамерными двигателями, которые оснащены вставной форкамерой, соединенной тонкими каналами с цилиндром.  При сгорании топлива скорость движения газов в таком силовом агрегате зависит от формы и размеров каналов. Предкамерные двигатели имеют повышенный ресурс работы, сниженный уровень шума и токсичности.

Двигатели с разделенной камерой сгорания, принцип действия дизельного двигателя заключается в подаче топлива в дополнительную или вихревую камеру, что расположена в голове блока цилиндров и соединена с цилиндром каналом. Вихревая камера способствует максимальному сжатию воздушной массы, топливо моментально воспламеняется, и данный процесс переходит в главную камеру сгорания.

Двигатели с неразделенной камерой сгорания в своей конструкции имеют расположение камеры над поршнем. Подача топливо происходит в пространство именно над поршнем. Это экономит расход топлива, но в значительной мере повышает шумность работы такого двигателя.

Рекомендовать

Эту статью

maxkm.ru

Общий принцип работы дизельного двигателя

Общий принцип работы дизельного двигателя дизельной электростанции Главным отличием ДВС с воспламенением от сжатия (дизеля) от ДВС с воспламенением от искры (бензиновый двигатель) являются способы смесеобразования и воспламенения топливовоздушной смеси. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом до входа в цилиндр, а топливовоздушная смесь воспламеняется в определенный момент при помощи искры. В дизельном двигателе в цилиндр попадает «чистый» воздух, который затем сжимается, когда поршень идет к верней мертвой точке. Так как степень сжатия в дизельном двигателе довольно большая (обычно 20:1), воздух при сжатии нагревается до температуры 750С. При подходе поршня к верхней мертвой точке топливо начинает впрыскиваться в цилиндр под высоким давлением. Температура воздуха достаточно высокая для воспламенения впрыснутого топлива, когда оно смешается с воздухом. Топливовоздушная смесь воспламеняется, выделившаяся энергия воздействует на поршень, поршень начинает движение вниз, совершая полезную работу. Необходимо отметить, что новый бензиновый двигатель GDI от MMC имеет такой же способ смесеобразования, как и дизель. При запуске дизельного двигателя дизельной электростанции в холодную погоду температура сжатого воздуха может быть недостаточна для того, чтобы воспламенить топливо. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают системы предпускового подогрева воздуха. При очень низких температурах (-50 град.С) решением может быть только контейнерная дизель-генераторная установка. Способы впрыска топлива дизельного двигателя На практике довольно сложно добиться плавного сгорания топлива в двигателях с небольшим объемом, впрыскивая топливо непосредственного в камеру сгорания. Чтобы добиться более плавного сгорания топливовоздушной смеси были разработаны дизели с разделенными камерами сгорания: вихрекамерные и предкамерные. Дизели с разделенными камерами сгорания имеют меньший КПД и более требовательны к системе предпускового подогрева воздуха по сравнению с дизелями с непосредственным впрыском, но эти недостатки перекрываются более тихой и мягкой работой. Шум и черный дым дизельного двигателя За дизельными двигателями закрепился имидж шумных и дымных машин, который в общем-то верен. Шум дизельного двигателя вызван следующим: в камере сгорания при впрыске топлива и начале его горения резко возрастает давление, которое и вызывает этот многим неприятный шум. Данный шум в общем неизбежен при работе двигателя, но за последние годы он был значительно снижен: улучшения в конструкциях камеры сгорания и форсунок, а также применение шумозащитных кожухов с низкошумными глушителями. Повышение шумности дизеля часто бывает вызвано неисправностью форсунок. Дымность дизеля связана с неправильным сгоранием топлива. В отличии от шума этот вопрос практически полностью решаем. Во время запуска и прогревания двигателя небольшое количество белового или голубого дыма является нормальным, но при работе под статичной нагрузкой в нормальных условиях его не должно быть. Черный дым обычно вызван недостатком воздуха: либо забит воздушный фильтр, либо впрыснуто большое количество топлива (при значительном набросе нагрузки).   Поиск неисправностей дизельного двигателя Двигатель дизельной электростанции не заводится в холодную погоду неправильно используется система предварительного подогрева неисправность системы предварительного подогрева парафинизация топлива (очень холодно) неисправность механизма холодного пуска Двигатель не заводится в теплую и холодную погоду недостаточная частота вращения стартера недостаточная компрессия отсутствие топлива в баке воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива загрязнение топлива неисправность эл.маг. клапана внутренняя поломка ТНВД Недостаточная частота вращения стартера аккумуляторная батарея недостаточной емкости масло не соответствует требованиям производителя двигателя высокое сопротивление в электрической цепи стартера неисправность стартера Двигатель трудно заводится неправильная процедура пуска двигателя неисправность стартера или аккумуляторной батареи неисправность системы предпускового подогрева воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива недостаточная компрессия неправильно отрегулирован зазор клапанов дополнительное сопротивление в выпускной системе неправильно отрегулирован механизм газораспределения неисправность форсунки/форсунок неправильно выставлен момент впрыска внутренняя поломка ТНВД Двигатель заводится, но сразу глохнет мало топлива в баке воздух в топливе неправильно установлены обороты холостого хода дополнительное сопротивление в системе подачи топлива или системе слива лишнего топлива в бак воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной или выпускной системах неисправность форсунок Двигатель не останавливается после выключения подачи топлива неисправность эл.маг. клапана Нестабильная работа на холостых оборотах воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива неправильно отрегулирован зазор клапанов пружины клапанов ослабли или сломались недостаточная компрессия перегрев неправильно подсоединены трубки к форсункам или трубки не соответствуют требованиям производителя мотора неправильно отрегулирован механизм газораспределения неисправность форсунок неисправность ТНВД Недостаток мощности необходимо проверить тягу ТНВД воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска дополнительное сопротивление в выпускной системе недостаточное давление турбонаддува неправильно отрегулирован зазор клапанов недостаточная компрессия неисправность форсунок неисправность ТНВД Чрезмерный расход топлива внешняя утечка топливо протекает в поддон двигателя воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе неправильно отрегулирован зазор клапанов недостаточная компрессия неправильно установлен момент впрыска неисправность форсунок неисправность ТНВД Двигатель сильно стучит воздух в топливной системе некачественное топливо неисправность форсунок пружины клапанов ослабли или сломались неправильно отрегулирован зазор клапанов неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска поршневые кольца изношены или сломались износ цилиндропоршневой группы поврежден или слома подшипник коленвала износ распредвала Выхлоп черного цвета воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе неправильно отрегулирован зазор клапанов недостаточная компрессия недостаточное давление турбонаддува дополнительное сопротивление в выпускной системе неправильно отрегулирован механизм газораспределения неисправность форсунок неправильно установлен момент впрыска неисправность ТНВД Выхлоп голубого или белого цвета некачественное масло или масло не соответствует требования производителя двигателя неисправность свечей накаливания или реле этих свечей (дым только при запуске) загрязнен воздушный фильтр дополнительное сопротивление во впускной системе неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска неисправность форсунок или теплоотражателей неисправно уплотнение клапана (штока) недостаточная компрессия прокладка блока повреждена поршневые кольца изношены или сломались изношена цилиндропоршневая группа Чрезмерный расход масла внешняя утечка некачественное или несоответствующее требованиям производителя масло уровень масла в двигателе слишком высок дополнительное сопротивление в системе вентиляции картера утечка масла из масляной системы в топливную утечка масла из дополнительного оборудования утечка масла из масляной системы в систему охлаждения утечка масла в ТНВД загрязнен воздушный фильтр дополнительное сопротивление во впускной системе лаковые отложения на стенках цилиндра поршневые кольца изношены или сломались изношена цилиндропоршневая группа износ направляющей/штока клапана износ уплотнений штока клапана Перегрев утечка ОЖ слишком высокий уровень масла поломка вентилятора насос системы охлаждения неисправен неисправен радиатор патрубки системы охлаждения повреждены термостат неисправен воздушный фильтр загрязнен повреждена прокладка блока дополнительное сопротивление во впускной или выпускной системе деформация головки блока или трещины в ней неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска (слишком рано) неисправность форсунок неисправность ТНВД Повышенное давление в картере дополнительное сопротивление в системе вентиляции картера негерметичность в вакуумном насосе поршневые кольца сломались повреждена прокладка блока Неустойчивая работа двигателя неправильная рабочая температура тяга ТНВД нуждается в регулировке воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе воздух в топливе неправильно подсоединены трубки к форсункам дополнительное сопротивление в системе подачи топлива или системе слива лишнего топлива в бак неправильно отрегулирован зазор клапанов пружины клапанов ослабли или сломались недостаточная компрессия ослабло крепление ТНВД неправильно установлен момент впрыска неисправность ТНВД Вибрация тяга ТНВД нуждается в регулировке крепление двигателя ослабло или изношено вентилятор неисправен гаситель крутильных колебаний двигателя неисправен или ослабло его крепление неправильно подсоединены форсунки ослабло крепление маховика недостаточная компрессия Низкое давление масла уровень масла низок масло не соответствует требованиям производителя масляный фильтр загрязнен перегрев масло загрязнено датчик масляного давления неисправен фильтр грубой очистки загрязнен всасывающая гидролиния насоса повреждена или забита поврежден предохранительный клапан изношен насос изношены подшипники коленвала Высокое давление масла масло не соответствует требованиям производителя неисправен датчик поврежден предохранительный клапан

www.megadomoz.ru

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 700-800оС, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

Рекомендую к прочтению: принцип работы ДВС, рабочие циклы двигателя

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 системы 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 800-900оС, 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 25-30оС, 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 двигателем сокращается примерно на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора.

Источник — http://amastercar.ru/articles/engine_car_32.shtml

www.carez.ru

Дизельный двигатель

Статья опубликована 26.06.2014 06:37

Последняя правка произведена 28.10.2015 17:14

Определение.

Дизельный двигатель – поршневой ДВС, работающий от дизельного топлива. Топливо возгорается от сильного сжатия воздуха в цилиндре.

История.

В 1890 году Рудольф Дизель предположил, что если увеличить давление в цилиндрах, то эффективность работы двигателя заметно увеличится (теория «экономичного термического двигателя»). Свои замыслы ему удалось реализовать после получения патента на свое изобретение 23 февраля 1893 года. Первая рабочая модель двигателя была собрана только в начале 1897 года, а 28 января она успешно прошла все тестирования и испытания.

Патент на изобретение Дизеля

Патент, который получил Рудольф Дизель 23 февраля 1893 года на свое изобретение.

В качестве топлива Рудольф Дизель предполагал использовать каменноугольную пыль, однако проведенные опыты показали, что она совершенно не подходит на эту роль из-за высоких абразивных свойств. Зола, полученная при сгорании пыли, изнашивает двигатель и выводит его из рабочего состояния. Помимо того, неосуществимой оказалась подача пыли в цилиндры двигателя. Однако, несмотря на эти неудачи, стало возможным использование тяжелых фракций нефти в качестве топлива. Хотя Рудольф Дизель первым запатентовал использование в качестве системы зажигания сжатие воздуха, однако и до него существовали люди, высказывавшие подобные идеи. Таким был и Экройд Стюард, но по непонятным причинам он не смог получить патент.

Идея Экройда Стюарда заключалась в использовании сжатого воздуха для поджигания, впрыскиваемого в емкость, топлива. Чтобы запустить двигатель, необходимо было нагреть емкость лампой, но после запуска, работа двигателя поддерживалась без дальнейшего подвода тепла. Главное упущение теории Стюарта в том, что он даже не учитывал преимущества работы от высокой степени сжатия. Перед собой он ставил задачу исключения из двигателя свечей зажигания. Вот почему в нынешнее время всем хорошо известны «дизельные двигатели«, «дизельное топливо», «двигатель Дизеля» и просто «дизель», а про Экройда Стюарда почти никто не знает.

Первые дизельные двигатели были крупногабаритными и тяжелыми, поэтому на протяжении почти 30 лет применялись исключительно в стационарных механизмах и силовых установках морских судов. Дорога в автомобилестроение была им закрыта также из-за того, что системы впрыска топлива того времени не были приспособлены к работе на высокооборотистых двигателях.

Стационарный одноцилиндровый дизельный двигатель

На фотографии один из первых дизельных двигателей. Он представлял собой громоздкую стационарную конструкцию с одним цилиндром.

В 20-е годы ХХ века немецким инженером Робертом Бошем был усовершенствован встроенный топливный насос высокого давления, который широко применяется и сегодня. Использование гидравлической системы в качестве нагнетателя и впрыскивателя топлива позволило избавиться от отдельного воздушного компрессора, а также увеличить крутящий момент двигателя. Но даже после этого дешевые и легкие двигатели с электрическим зажиганием лидировали среди легковых автомобилей, в то время как дизельные двигатели устанавливались только на общественный транспорт и грузовые машины.

«Дизель» в массы!

Переломным моментом в истории дизельных двигателей стали события 70-х годов. После резкого подорожания бензина, мировые производители малолитражных автомобилей заинтересовались в использовании дизельных двигателей.

О целесообразности использования дизельных двигателей заговорили и экологи. Выхлопы дизельного двигателя не такие токсичные и не загрязняют атмосферу.

Ж/Д транспорт и морские суда.

Помимо легковых автомобилей и грузовиков, дизельным двигателем оснащаются и локомотивы. «Дизель-поезда» незаменимы на неэлектрифицированных участках железных дорог благодаря своей автономности. Двухтактные дизельные двигатели с мощностью до 100.000 л.с. применяются на больших морских судах.

Принцип работы дизельного двигателя.

Четырехтактный цикл.

Принцип действия четырехтактного дизеля

На первом такте работы двигателя происходит втягивание воздуха через открытый впускной клапан цилиндра. Поршень опускается.

На втором такте воздух нагревается при сильном (примерно в 17 раз) сжатии в цилиндре. Поршень поднимается.

Во время третьего такта поршень опускается, топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсун. Топливо равномерно перемешивается с воздухом и образует самовоспламеняющуюся смесь. Энергия, образующаяся при сгорании топлива, приводит поршень в движение.

Четвертый такт – завершающий. Поршень поднимается, и выхлопные газы выходят через выпускной клапан.

Дизельные двигатели различаются конструкцией камеры сгорания:

Неразделенная камера сгорания: камера сгорания располагается в поршне, а впрыск топлива происходит в надпоршневом пространстве. Основное преимущество конструкции в пониженном расходе топлива, однако приходится терпеть грохот и шум. В нынешнее время конструкторы уделяют много внимания на разрешение этой проблемы.

Разделенная камера сгорания: топливо поступает в отдельную камеру (которая называется вихревой). Преимущественно в конструкции дизельных двигателей есть соединение вихревой камеры с цилиндром при помощи специального канала. Воздух, попадая в эту камеру, закручивается, что способствует более интенсивному перемешиванию топлива с кислородом. Раньше такая система была популярной в автомобилестроении, но из-за своей неэкономичности постепенно вытесняется конструкцией с неразделенной камерой сгорания.

Двухтактный цикл.

Принцип действия двухтактного дизеля

Помимо 4-хтактного цикла существует также и двухтактный.

На начало первого такта цилиндр, наполненный воздухом, располагаются в нижней (мертвой) точке. При перемещении поршня вверх, происходит сжатие воздуха. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется. Благодаря расширению продуктов сгорания топлива, поршень совершает работу и опускается вниз. В нижней мертвой точке цилиндр продувается от продуктов сгорания и в него поступает чистый воздух. На этом цикл завершается.

Процесс вентиляции осуществляется за счет специальных продувочных окон, которые в зависимости от положения поршня то закрываются, то открываются. Данный тип продувки называется щелевым. Альтернативой ему является клапанно-щелевая продувка. Клапана в ней служат только для отвода отработавших газов, а окна для поступления чистого воздуха.

Так как в двухтактном цикле частота рабочего хода чаще в два раза, то можно предложить, что и мощность будет больше в два раза. Однако на практике такого не наблюдается. Максимальный прирост мощности по отношению к четырёхтактному 1.6-1.7 раз.

О правильной эксплуатации дизельного двигателя, а также о его ремонте можно почитать здесь.

autohis.ru

Принцип работы дизельного двигателя: рабочая температура, схема мотора

Приветствую вас друзья! Дизельный силовой агрегат уже давно завоевал любовь и уважение в кругу автолюбителей! Он экономичнее, надежнее, да и общее КПД на порядок выше нежели у бензинового собрата. Однако, более сложное устройство и принцип работы дизельного двигателя не дают многим отечественным шоферам решиться на покупку автомобиля такого типа. Оно и не странно, выбор автомобиля заставляет обратить внимание на стоимость обслуживания автотехники и это правильно! Но все же, дабы развеять опасения коллег, сегодня я попытаюсь в понятной форме описать вам все особенности такого агрегата. Но обо всем, как обычно по порядку…

Содержание

Немножко предыстории

Первый мотор такого типа был создан французским инженером Рудольфом Дизелем, который жил в эпоху XIX века. Как вы сами понимаете, мастер не долго думал над названием своего изобретения и пошел по стопах великих изобретателей, прозвав его своей фамилией. Функционировал двигатель на керосине, а использовался исключительно среди кораблей и стационарных станков. Почему? Все очень просто, огромный вес и повышенный шум движка, не позволял увеличить спектр его применения.

И так было вплоть до 1920 года, когда первые экземпляры уже существенно модернизированного дизеля, начали применять в общественном и грузовом транспорте. Правда только спустя 15 лет, появились первые модели легковых автомобилей, работающих на солярке, но наличие все тех же минусов не позволяли использовать силовой агрегат повсеместно. Лишь в 70-х годах, свет увидели действительно компактные дизели, к слову говоря, многие эксперты привязывают это событие к резкому скачку цен на нефть. Как бы там ни было, дизельный силовой агрегат за время своего становления на чем только не работал. Экспериментаторы лили в него все что под руку попадется: рапсовое масло, сырая нефть, мазут, керосин и наконец солярка.  В наши дни, мы все видим к чему это привело – на фоне дорогого бензина, дизель покоряет не только Европу, но и весь мир!

Особенности конструкции

Устройство дизельного двигателя, по большому счету имеет не так уж много отличий в сравнении с бензиновым аналогом. Это все тот же поршневой мотор внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива осуществляется не посредством искры, а за счет сжатия или нагрева. В его конструкции можно выделить несколько основных элементов:

• Поршни;
• Цилиндры;
• Топливные форсунки;
• Свечи накаливания;
• Клапан впускной и выпускной;
• Турбина;
• Интеркулер.

Для сравнения: КПД бензинового мотора в среднем составляет порядка 30%, в случае с дизельным вариантом этот показатель увеличивается до 40%, а с турбонаддувом и во все до 50%!

Более того, схемы функционирования также очень похожи между собой. Отличаются лишь процессы создания топливовоздушной смеси и ее сгорания. Ну и еще одно глобальное отличие – это прочность деталей. Обуславливается такой момент значительно большим уровнем степени сжатия, ведь если в «зажигалках» допускается небольшой люфт между деталями, то в дизеле все должно быть максимально плотно.

Принцип работы

Давайте наконец разберемся, как работает дизельный двигатель. Если говорить о четырехтактном варианте, то здесь можно наблюдать отдельную от цилиндра камеру сгорания, которая тем не менее связана с ним специальным каналом. Данный тип моторов, продвинули в массы намного раньше нежели модификацию с двумя тактами, в связи с тем, что они были тише и имели повышенный диапазон оборотов. Если следовать логике, то становится понятно, если 4 такта, то соответственно рабочий цикл состоит из 4 фаз, рассмотрим их.

1. Впуск – при повороте коленчатого вала в районе 0-180 градусов, воздух попадает в цилиндр сквозь впускной клапан, который открывается на 345-355 градусов. Одновременно с впускным открывается и выпускной клапан, при повороте коленвала на 10-15 градусов.
2. Сжатие – двигаясь вверх при 180-360 градусах, поршень сжимает воздух в 16-25 раз, в свою очередь в начале такта при 190-210 градусах, закрывается впускной клапан.
3. Рабочий ход – когда такт только начинается, топливо смешивается с горячим воздухом и воспламеняется, естественно происходит это все до достижения поршнем мертвой точки. При этом выделяются продукты сгорания, которые оказывают давление на поршень и тот двигается вниз. Обратите внимание, что давление газов постоянно, так сгорание топлива длится ровно столько же, сколько форсунка дизельного двигателя подает жидкость. Именно благодаря этому, развивается больший крутящий момент в сравнении с бензиновыми агрегатами. Осуществляется все это действие при 360-540 градусах.
4. Выпуск – когда коленчатый вал поворачивается на 540-720 градусов, поршень двигаясь вверх выдавливает выхлопные газы через открытый выпускной клапан.

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя отличается более быстрыми фазами, единым процессом газообмена и непосредственным впрыском. Для тех, кто не в теме напомню: в таких конструкциях камера сгорания находится непосредственно в поршне, а топливо поступает в пространство над ним. Когда поршень движется вниз, продукты горения покидают цилиндр через выпускные клапана. Далее, отворяются впускные клапана и поступает свежий воздух. При движении поршня вверх, все клапана закрыты, в это время происходит сжатие. Топливо впрыскивается распылителями и начинается его воспламенение до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Дополнительное оборудование

Если отбросить сам ДВС в сторону, на общий план выходит целый ряд вполне себе подготовленных помощников. Рассмотрим главных профессионалов!

Топливная система

Устройство топливной системы дизельного двигателя намного сложнее нежели в бензиновых модификациях. Объясняется данный нюанс легко и просто – требования к давлению подаваемого топлива, количеству и точности – очень высоки, сами понимаете почему. ТНВД дизельного двигателя, топливный фильтр, форсунки их распылители – все это основные элементы системы. Отдельной статьи заслуживает не только аппаратура, но и устройство топливного фильтра. Возможно, вскоре разберем под микроскопом и их.

Турбонаддув

Турбина на дизельном двигателе существенно увеличивает его производительность за счет того, что топливо подается под высоким давлением и соответственно полностью выгорает. Конструкция данного агрегата в принципе не такая уж сложная, состоит она всего из двух кожухов, подшипников и защитной сетки из металла. Принцип работы турбины дизельного двигателя выглядит следующим образом:

• Компрессор, к которому подсоединен один кожух всасывает воздух внутрь турбонагнетателя.
• Далее, активируется ротор.
• После, настает время охладить воздух, с этой задачей справляется интеркулер.
• Пройдя несколько фильтров на своем пути, воздух через впускной коллектор попадает в двигатель, после чего клапан закрывается, а последующее его открытие происходит на завершающей стадии рабочего хода.
• Как раз тогда через турбину, мотор покидают отработанные газы, которые еще и оказывают определенное давление на ротор.
• В этот момент скорость вращения турбины может достигать 1500 оборотов в секунду, а посредством вала вращается и ротор.

Цикл турбины работающего силового агрегата повторяется раз за разом и именно благодаря вот такой стабильности, мощность мотора растет!

Форсунки и интеркулер

Принцип работы интеркулера, а также форсунки, да и вообще их предназначение, разумеется кардинально отличаются. Первый, путем теплообмена снижает температуру воздуха, который в горячем состоянии сильно влияет на долговечность двигателя. На форсунку же, ложиться задача в дозировке и распылении топлива.

Функционирует она в импульсном режиме за счет кулачка, отходящего от распредвала и собственно распылителей.

Рабочая температура дизеля

Не стоит пугаться если на панели приборов отсутствуют привычные 90 градусов. Дело в том, что рабочая температура дизельного двигателя довольно специфическая и зависит от конкретной марки автомобиля, собственно самого мотора и термостата. Так, если для «Фольксвагена» нормальным значением будет отметка в пределах 90-100 градусов, то рядовой «Мерседес» функционирует при 80-100, а «Опель» вообще в районе 104-111 градусов. Отечественный грузовик «КАМАЗ», например, работает при 95-98 градусах.

Какая бы рабочая температура, не была у вашего силового агрегата, одно очевидно – моторы на солярке сегодня актуальны, как никогда. Не верите мне? Оглянитесь по сторонам, сегодня можно встретить даже дизельный двигатель на «Ниву» и это я вам скажу, случай не единичный. Уже из этого можно сделать вывод – такой мотор во много лучше бензинового.

Да в скоростных качествах сравниться с бензиновыми ему вряд ли удастся, хотя современные модели с турбинами определенно создать конкуренцию могут.

Если же менять машину, а тем более двигатель желание нет, рекомендую собственными руками помыть мотор, ведь мы делаем это не так уж часто, как выглядит процедура я описал здесь. В общем свое мнение я высказал, жду ваше в комментариях! Всего доброго!

carsmotion.ru

Устройство и принцип работы дизельного двигателя

В последние годы благодаря высокому крутящему моменту, экономичности и более дешевому топливу дизели становятся все более популярными среди автомобилистов.

Рассмотрим конструктивные особенности, устройство и принцип работы дизельного двигателя.

Сам факт установки дизельного мотора на автомобиле сегодня можно определить только по характерному постукиванию из-под капота. По уровню шума и удельным характеристикам последние поколения дизелей вплотную приблизились к бензиновым двигателям. Эта цель достигнута без ущерба надежности и экономичности.

Конструктивные особенности дизельного мотора

На первый взгляд конструкция дизельного двигателя практически не отличается от бензинового мотора. Исключением являются усиленные клапанные элементы, что сделано для восприятия более высоких нагрузок. Поэтому габариты и масса дизелей больше.

Особенностью дизельных двигателей являются принципиально иные способы подготовки, воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси. В бензиновых силовых установках смесь формируется во впускной системе и воспламеняется в цилиндре искрой свечи зажигания.

В дизелях реализована раздельная подача топлива и воздуха. Чистый воздух поступает в цилиндры, сжимается и нагревается до 700-800°С. Далее под давлением 10-30 МПа форсунки впрыскивают топливо в камеру сгорания, после чего оно практически сразу самовоспламеняется. Поскольку после воспламенения резко увеличивается давление в цилиндре, повышается жесткость и шумность работы мотора.

Благодаря такому подходу можно использовать бедные и более дешевые топливные смеси. Это позволяет добиваться более высокой экономичности и хороших экологических показателей, поскольку выброс вредных веществ от сгорания бедных смесей намного меньше.

К недостаткам дизельного двигателя можно отнести заметную вибрацию, повышенную шумность, сложности холодного пуска и меньшую литровую мощность. Однако в современных моделях дизельных авто эти минусы не столь очевидны.

Типы камер сгорания дизельных моторов

1. Дизели с непосредственным впрыском. Оснащаются неразделенной камерой сгорания, выполненной в поршне. В таких моторах топливо впрыскивается в пространство над поршнем. В последнее время неразделенные камеры используются в паре с электронными топливными насосами высокого давления. Это позволило организовать двухступенчатый впрыск топлива, улучшить процесс сгорания, добиться устойчивой работы системы на оборотах до 4500 об/мин, оптимизировать экономичность, снизить вибрацию и шум.
2. Дизели с раздельной камерой сгорания. Топливо впрыскивается в дополнительную камеру, а не цилиндр. Обычно это специальная вихревая камера в головке блока цилиндров, которая соединяется с цилиндром специальным каналом. При попадании в вихревую камеру сжатый воздух интенсивно закручивается, благодаря чему улучшается процесс смесеобразования и самовоспламенения. Такая конструкция позволяет снизить темп увеличения давления в цилиндре, увеличить максимальные обороты и погасить шумность. Сегодня дизели с раздельной камерой сгорания составляют подавляющее большинство (порядка 90%) среди силовых установок, устанавливаемых производителями на дизельные авто.

Устройство топливной системы дизельного мотора

Топливная система отвечает за подачу строго определенного количества топлива с определенным давлением по определенному графику. Поэтому это достаточно сложный и дорогой узел дизельного двигателя. Топливная система включает следующие основные элементы:

1. Топливный насос высокого давления. Подает топливо к форсункам в зависимости от действий водителя, режима работы мотора и инструкций управляющей программы. Современные топливные насосы представляют собой главный исполнительный механизм, который отрабатывает директивы шофера и управляет двигателем. На последних моделях легковых дизельных авто устанавливают топливные насосы распределительного типа, которые равномернее подают топливо, хорошо работают на высоких оборотах, имеют компактный размер.
2. Форсунки. Совместно с топливным насосом подают дозированное количество топлива в камеру сгорания. Тип распылителя форсунки задает форму факела сгорания топлива, давление её открытия – рабочее давление топливной системы. В настоящее время используются форсунки с многодырчатым и шрифтовым распылителем. Распылители форсунок обычно изготавливают из жаропрочных материалов, поскольку они непосредственно контактируют с камерой сгорания.
3. Топливный фильтр. Отделяет засоры и воду в топливной смеси. Насос ручной подкачки позволяет удалить воздух из топливной системы. Дополнительная установка электрического подогрева на топливном фильтре позволяет облегчить запуск мотора при низких температурах, избежать забивания фильтра парафином после кристаллизации дизельного топлива.

Процесс пуска дизельного мотора

Для холодного пуска дизельного двигателя предусмотрена система предпускового подогрева. Она представляет собой электрические свечи накаливания, помещенные в камеру сгорания. После включения зажигания они быстро нагреваются до 800-900°С и подогревают воздух в камере сгорания, что облегчает самовоспламенение топливной смеси. В процессе пуска двигателя на водительской панели загорается и гаснет соответствующий контрольный индикатор.

Следует отметить, что электропитание снимается со свечей не сразу, а через некоторое время после пуска. Это необходимо для стабильной работы непрогретого мотора. Современные системы предпускового обогрева позволяют легко заводить исправные двигатели при условии использования качественного топлива и рекомендованного производителем масла.

Дизельные моторы с турбонаддувом

Использование турбины позволяет повысить гибкость и мощность работы дизеля. Это происходит благодаря подаче дополнительного количества воздуха в цилиндры и увеличению подачи топлива на рабочем цикле. Турбокомпрессоры на дизелях обеспечивают эффективный дополнительный наддув, начиная с самых низких оборотов без провалов (“турбоям”), которые характерны для бензиновых турбомоторов. Слабым местом дизельных двигателей с турбонаддувом является недостаточная надежность турбокомпрессоров, ресурс которых обычно не превышает 150 тыс. км.

Система Common-Rail в дизельных моторах

Автоматизированное управление процессом подачи топлива позволяет впрыскивать в камеру сгорания две четко дозированные порции. Первый крохотный впрыск повышает при сгорании температуру в камере, затем следует основной “заряд”. Такой подход дает возможность плавно наращивать давление в камере сгорания, благодаря чему двигатель работает тише и без рывков.

В результате расход топлива дизельных авто с системой Common-Rail сокращается на 15-20%, уменьшается содержание сажи в выхлопе, увеличивается крутящий момент на малых оборотах на 20-25%.

all-drive.net