Принцип действия дизельного двигателя: Устройство дизельных двигателей | Yanmar Russia

Содержание

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.

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 800-900оС, 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 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 дизельной системы - Denso

Система впрыска топлива находится в самом сердце дизельного двигателя. Система нагнетает и впрыскивает топливо в  камеру сгорания с воздухом под большим давлением.

Система впрыска дизельного топлива включает в себя:

  • ТНВД — нагнетает давление топлива
  • Топливопровод высокого давления — подает топливо в топливную форсунку
  • Топливная форсунка
     — впрыскивает топливо в цилиндр
  • Топливоподкачивающий насос — подает топливо из бака
  • Топливный фильтр — фильтрует топливо

В некоторых баках на дне фильтра находится седиметр, отделяющий воду от топлива.

Функции системы

Четыре основные функции системы впрыска дизельного топлива:

Подача топлива

Такие элементы насоса, как цилиндр и плунжер, встроены в корпус впрыскивающего насоса. Когда плунжер под воздействием кулачка поднимается, топливо под высоким давлением подается в инжектор.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях забор воздуха происходит практически постоянно, вне зависимости от скорости вращения или нагрузки. Если количество впрыска меняется вместе со скоростью двигателя, а регулировка впрыска остается неизменной, то мощность и расход топлива изменятся. Эффективная мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, и это регулируется при помощи педали газа.

Установка момента впрыска

Задержка впрыска — это время между моментом впрыска топлива, зажигания и сгорания и моментом достижения максимального давления сгорания. Вне зависимости от скорости двигателя этот период времени остается постоянной величиной. Для изменения момента впрыска используется таймер, что помогает достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда впрыскивающий насос нагнетает давление топлива, которое потом распыляется через распылитель форсунки, то топливо полностью смешивается с воздухом, что улучшает зажигание. Результат — полное сгорание.  

Принцип работы дизельного двигателя. - Автомастер

Принцип работы дизельного двигателя.

Подробности

Принцип работы дизельного двигателя немного отличается от принципа работы бензинового. Отличие это состоит в том, что смесеобразование происходит уже внутри самого цилиндра, у бензинового же двигателя приготовление смеси происходит снаружи. В цилиндр она подается уже готовой. Существенным отличием является воспламенение рабочей смеси. В бензиновом двигателе воспламенение происходит от свечи зажигания, а в дизельном происходит самовоспламенение.

    Теперь разберем рабочие циклы четырехтактного дизельного двигателя:
  1. Такт впуска.

    Рис 1 – Такт впуска.

    1 – впускной клапан. 2 – выпускной клапан. 3 – топливная форсунка.

    За первый такт, поршень перемещается от верхней мертвой точки ВМТ к нижней НМТ. Впускной клапан 1 открыт, выпускной 2 закрыт. За счет создаваемого разрежения в цилиндре, вовнутрь устремляется порция воздуха.
  2. Такт сжатия.

    Рис 2 - Такт сжатия.

    На этом этапе, оба клапана как впускной, так и выпускной закрыты. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ, сжимая воздух. Давление в камере достигает 5 МПа, а температура воздуха за счет сжатия возрастает до 700 градусов Цельсия.
  3. Такт расширения или рабочий ход.

    Рис 3 - Такт расширение. Рабочий ход.

    При достижении поршнем верхней мертвой точки (при максимальном давлении в цилиндре), через форсунку, под высоким давлением, создаваемым топливным насосом закачивается порция топлива. Форсунка распыляет топливо, которое смешиваясь с горячим воздухом самовоспламеняется. В результате горения, температура в камере резко повышается до 1800 градусов Цельсия, вместе с ней в разы увеличивается и давление 11 МПа. Поршень, передвигаясь от верхней мертвой точки к нижней мертвой точки, совершает полезную работу. В конце такта температура падает до 700 - 800 градусов, давление снижается до 0.3 – 0.5 МПа.
  4. Такт выпуска.

    Рис 4 – Такт выпуска.

    Выпускной клапан 2 открывается, и поршень выталкивает отработанные газы. Температура и давление опускаются до 500 градусов и 0.1 МПа.

Далее рабочие циклы повторяются.

Подробнее об устройстве и осбеностях конструкции дизельных двигателей.

устройство, принцип работы и классификация


Что такое ДВС?

ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого – во внутренней камере. Дополнительные внешние носители не требуются.

ДВС работает  благодаря физическому эффекту теплового расширения газов. Горючая смесь в момент воспламенения смеси увеличивается в объёме, и освобождается энергия.

Вне зависимости от того, о каком из ДВС идёт речь – о ДВС с искровым зажиганием – двигателе Отто (это, прежде всего, инжекторный и карбюраторный бензиновые двигатели) или о ДВС с воспламенением от сжатия (дизельный мотор, дизель) сила давления газов воздействует на поршень ДВС. Без поршня сложно представить большинство современных ДВС. В том числе, он есть даже у комбинированного ДВС. Только в последнем, кроме поршня, мотору работать помогает ещё и лопаточное оборудование (компрессоры, турбины).


Бензиновые, дизельные поршневые ДВС – это двигатели, с которыми мы активно встречаемся на любом транспорте, в том числе легковом, а ДВС, работающие не только за счёт поршня, но и за счёт компрессора, турбины – это решения, без которых сложно представить современные суда, тепловозы, автотракторную технику, самосвалы высокой грузоподъёмности, т. е. транспорт, где нужны двигатели средней (> 5 кВт) или высокой мощности (> 100 кВт).

Без двигателя внутреннего сгорания невозможно представить движение практически любого транспорта (кроме электрического) – автомобилей, мотоциклов, самолётов.

  • Несмотря на то, что технологии, в том числе, в транспортной сфере, развиваются семимильными шагами, ДВС на авто человечество будет устанавливать еще долго. Даже концерн Volkswagen, который, как известно, готовит масштабную программу электрификации модельного ряда своих двигателей, пока не спешит отказываться от ДВС. Открытой является информация, что автомобили с ДВС будут выпускаться не только в ближайшие 5, но и 30 лет. Да, время разработок новых ДВС у концерна уже подходит к финальной стадии, но производство никто сворачивать не будет. Нынешние актуальные разработки будут использоваться и впредь. Некоторые же концерны по производству авто и вовсе не спешат переходить на электромоторы. Это можно обосновать и экономически, и технически. Именно ДВС из всех моторов одни из наиболее надежных и при этом дешёвых, а постоянное совершенствование моделей ДВС позволяет говорить об уверенном прогрессе инженеров, улучшении эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания и минимизации их негативного влияния на атмосферу.
  • Современные дизельные двигатели внутреннего сгорания позволяют снизить расход топлива на 25-30 %. Лучше всего такое уменьшение расхода топлива смогли достигнуть производители дизельных ДВС. Но и производители бензиновых двигателей внутреннего сгорания активно удивляют. Ещё в 2012-м году назад американский концерн Transonic Combustion (разработчик так называемых сверхкритических систем впрыска топлива) впечатлил решением TSCiTM. Благодаря новому подходу к конструкции топливного насоса и инжекторам, бензиновый двигатель стал существенно экономичней.
  • Большие ставки на ДВС делает и концерн Mazda. Он акцентирует внимание на изменении конструкции выпускной системы. Благодаря ей улучшена продувка газов, повышена степень их сжатия, а, вместе с тем, снижены и обороты  (причём сразу на 15%). А это и экономия расхода топлива, и уменьшение вредных выбросов – несмотря на то, что речь идёт о бензиновом двигателе, а не о дизеле.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

При разнообразии конструктивных решений устройство у всех ДВС схоже. Двигатель внутреннего сгорания образован следующими компонентами:

  1. Блок цилиндров. Блоки цилиндров – цельнолитые детали. Более того, единое целое они составляют с картером (полой частью). Именно на картер ставят коленчатый вал). Производители запчастей постоянно работают над формой блока цилиндров, его объемом. Конструкция блока цилиндров ДВС должна чётко учитывать все нюансы от механических потерь до теплового баланса.
  2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – узел, состоящий из шатуна, цилиндра, маховика, колена, коленвала, шатунного и коренного подшипников. Именно в этом узле прямолинейное движение поршня преобразуется непосредственно во вращательное. Для большинства традиционных ДВС КШМ – незаменимый механизм. Хотя ряд инженеров пытаются найти замену и ему. В качестве альтернативы КШМ может рассматриваться, например, система кинематической схемы отбора мощности (уникальная российская технология, разработка научных сотрудников из «Сколково», направленная на погашение инерции, снижение частоты вращения, увеличение крутящего момента и КПД).
  3. Газораспределительный механизм (ГРМ). Присутствует у четырехтактных двигателей (что это такое, ещё будет пояснено в блоке, посвященном принципу работы ДВС). Именно от ГРМ зависит, насколько синхронно с оборотами коленчатого вала работает вся система, как организован впрыск топливной смеси непосредственно в камеру, под контролем ли выход из нее продуктов сгорания.

    Основным материалом для производства ГРМ выступает кордшнуровая или кордтканевая резина. Современное производство постоянно стремится улучшить состав сырья для оптимизации эксплуатационных качеств и повышения износостойкости механизма. Самые авторитетные производители ГРМ на рынке – Bosch, Lemforder, Contitech (все – Германия), Gates (Бельгия) и Dayco (США).

    Замену ГРМ проводят через каждые 60000 - 90 000 км пробега. Всё зависит от конкретной модели авто (и регламента на неё) и особенностей эксплуатации машины.

    Привод газораспределения нуждается в систематическом контроле и обслуживании. Если пренебрегать такими процедурами, ДВС может быстро выйти из строя.

  4. Система питания. В этом узле осуществляется подготовка топливно-воздушной смеси: хранение топлива, его очистка, подача в двигатель.
  5. Система смазки. Главные компоненты системы – трубки, маслоприемник, редукционный клапан, масляный поддон и фильтр. Для контроля системы современные решения также оснащаются датчиками указателя давления масла и датчиком сигнальной лампы аварийного давления. Главная функция системы – охлаждение узла, уменьшение силы трения между подвижными деталями. Кроме того, система смазки  выполняет очищающую функцию, освобождает двигатель от нагара, продуктов, образованных в ходе износа мотора.
  6. Система охлаждения. Важна для оптимизации рабочей температуры. Включает рубашку охлаждения, теплообменник (радиатор охлаждения), водяной насос, термостат и теплоноситель.
  7. Выхлопная система. Служит для отвода от мотора продуктов сгорания.
    Включает:
    - выпускной коллектор (приёмник отработанных газов),
    - газоотвод (приёмная труба, в народе- «штаны»),
    - резонатор для разделения выхлопных газов и уменьшения их скорости,
    - катализатор (очиститель) выхлопных газов,
    - глушитель (корректирует направление потока газов, гасит шум).
  8. Система зажигания. Входит в состав только бензодвигателей. Неотъемлемые компоненты системы – свечи и катушки зажигания. Самый популярный вариант конструкции – «катушка на свече». У двигателей внутреннего сгорания старого поколения также были высоковольтные провода и трамблер (распределитель). Но современные производители моторов, прежде всего, благодаря появлению конструкции «катушка на свече», могут себе позволить не включать в систему эти компоненты.
  9. Система впрыска. Позволяет организовать дозированную подачу топлива.

В LMS ELECTUDE системе и времени впрыска уделяется особое внимание. Любой автомеханик должен понимать, что именно от исправности системы впрыска, времени впрыска зависит способность оперативно изменять скорость движения авто. А это одна из важнейших характеристик любого мотора.


Тонкий нюанс! При изучении устройства нельзя проигнорировать и такой элемент, как датчик положения дроссельной заслонки. Датчик не является частью ДВС, но устанавливается на многих авто непосредственно рядом с ДВС. 

Датчик эффективно решает такую задачу, как передача электронному блоку управления данных о положении пропускного клапана в определенный интервал времени. Это позволяет держать под контролем поступающее в систему топливо. Датчик измеряет вращение и, следовательно, степень открытия дроссельной заслонки.

А изучить устройство мотора основательно помогает дистанционный курс для самообучения "Базовое устройство двигателя внутреннего сгорания автомобиля", на платформе ELECTUDE. Принципиально важно, что каждый может пошагово продвинуться от теории, связанной с ДВС и его составными частями, до оттачивания сервисных операций по регулировке. Этому помогает встроенный LMS виртуальный симулятор.

Принцип работы двигателя

Принцип работы классических двигателей внутреннего сгорания основан на преобразовании энергии вспышки топлива - тепловой энергии, освобождённой от сгорания топлива, в механическую.

При этом сам процесс преобразования энергии может отличаться.

Самый распространённый вариант такой:

  1. Поршень в цилиндре движется вниз.
  2. Открывается впускной клапан.
  3. В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
  4. Поршень поднимается.
  5. Выпускной клапан закрывается.
  6. Поршень сжимает воздух.
  7. Поршень доходит до верхней мертвой точки.
  8. Срабатывает свеча зажигания.
  9. Открывается выпускной клапан.
  10. Поршень начинает двигаться вверх.
  11. Выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Важно! Если используется дизельное топливо, то искра не принимает участие в запуске двигателя, дизельное топливо зажигается при сжатии само.

При этом для понимания принципа работы важно не просто учитывать физическую последовательность, а держать под контролем всю систему управления. Наглядно понять её помогает схема учебного модуля ELECTUDE. 

Обратите внимание, в дистанционных курсах обучения на платформе ELECTUDE при изучении системы управления дизельным двигателем она сознательно разбирается обособленно от системы регулирования впрыска топлива. Очень грамотный подход. Многим учащимся действительно сложно сразу разобраться и с системой управления, и с системой впрыска. И для того, чтобы хорошо усвоить материал, грамотно двигаться именно пошагово.


Но вернёмся к работе самого двигателя. Рассмотренный принцип работы актуален для большинства ДВС, и он надёжен для любого транспорта, включая грузовые автомобили.

Фактически у устройств, работающих по такому принципу, работа строится на 4 тактах (поэтому большинство моторов называют четырёхтактными):

  1. Такт выпуска.
  2. Такт сжатия воздуха.
  3. Непосредственно рабочий такт – тот самый момент, когда энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую (для запуска коленвала).
  4. Такт открытия выпускного клапана – необходим для того, чтобы отработанные газы вышли из цилиндра и освободили место новой порции смеси топлива и воздуха

4 такта образуют рабочий цикл.

При этом три такта – вспомогательные и один – непосредственно дающий импульс движению. Визуально работа четырёхтактной модели представлена на схеме.


Но работа может основываться и на другом принципе – двухтактном. Что происходит в этом случае?

  • Поршень двигается снизу-вверх.
  • В камеру сгорания поступает топливо.
  • Поршень сжимает топливно-воздушную смесь.
  • Возникает компрессия. (давление).
  • Возникает искра.
  • Топливо загорается.
  • Поршень продвигается вниз.
  • Открывается доступ к выпускному коллектору.
  • Из цилиндра выходят продукты сгорания.

То есть первый такт в этом процессе – одновременный впуск и сжатие, второй - опускание поршня под давлением топлива и выход продуктов сгорания из коллектора.

Двухтактный принцип работы – распространённое явление для мототехники, бензопил. Это легко объяснить тем, что при высокой удельной мощности такие устройства можно сделать очень лёгкими и компактными.

Важно! Кроме количества тактов есть отличия в механизме газообмена.

В моделей, которые поддерживают 4 такта, газораспределительный механизм открывает и закрывает в нужный момент цикла клапаны впуска и выпуска.

У решений, которые поддерживают два такта, заполнение и очистка цилиндра осуществляются синхронно с тактами сжатия и расширения (то есть непосредственно в момент нахождения поршня вблизи нижней мертвой точки).


Классификация двигателей

Двигатели разделяют по нескольким параметрам: рабочему циклу, типу конструкции, типу подачи воздуха.

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

В зависимости от цикла, описывающего термодинамический (рабочий процесс), выделяют два типа моторов: 

  1. Ориентированные на цикл Отто. Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
  2. Ориентированные на цикл Дизеля. Топливо в данном случае воспламеняется не от искры, а непосредственно от разогретого рабочего тела. Такой цикл лежит в основе работы дизельных двигателей.

Чтобы работать с современными дизельными моторами, важно уметь хорошо разбираться в системе управлениям дизелями EDC (именно от неё зависит стабильное функционирование предпускового подогрева, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува), особенностях системы впрыска Common Rail (CRD), механических форсунках, лямбда-зонда, обладать навыками взаимодействия с ними.


А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска. Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов.

И изучение дизелей, и бензодвигателей должно быть целенаправленным и последовательным. Рациональный вариант – изучать дизельные ДВС в виде модулей.


Классификация двигателей в зависимости от конструкции

  • Поршневой. Классический двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом. При работе принципа ДВС рассматривалась как раз такая конструкция. Ведь именно поршневые ДВС стоят на большинстве современных автомобилей.
  • Роторные (двигатели Ванкеля). Вместо поршня установлен трехгранный ротор (или несколько роторов), а камера сгорания имеет овальную форму. У них достаточно высокая мощность при малых габаритах, отлично гасятся вибрации. Но производителям невыгодно выпускать такие моторы. Производство двигателей Ванкеля дорогостоящее, сложно подстроиться под регламенты выбросов СО2, обеспечить агрегату большой срок службы. Поэтому современные мастера СТО при ремонте и обслуживании с такими автомобилями встречаются крайне редко. Но знать о таких двигателях также очень важно. Может возникнуть ситуация, что на сервис привезут автомобили Mazda RX-8. RX-8 (2003 по 2012 годов выпуска) либо ВАЗ-4132, ВАЗ-411М. И у них стоят именно роторные двигатели внутреннего сгорания.

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Подача воздуха также разделяет ДВС на два класса:

  1. Атмосферные. При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
  2. Турбокомпрессорные. Организована дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания.

Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.


Атмосферные системы активно встречаются как среди дизельных, так и бензиновых моделей. Турбокомпрессорные ДВС – в большинстве своём, дизельные двигатели. Это связано с тем, что монтаж турбонаддува предполагает достаточно сложную конструкцию самого ДВС. И на такой шаг готовы пойти чаще всего производители авто премиум-класса, спорткаров. У них установка турбокомпрессора себя оправдывает. Да, такие решения более дорогие, но выигрыш есть в весе, компактности, показателе крутящего момента, уровни токсичности. Более того! Выигрыш есть и в расходе топлива. Его требуется существенно меньше.

Очень часто решения с турбокомпрессором выбирают автовладельцы, которые предпочитают агрессивный стиль езды, высокую скорость.

Преимущества ДВС

  1. Удобство. Достаточно иметь АЗС по дороге или канистру бензина в багажнике – и проблема заправки двигателя легко решаема. Если же на машине установлен электромотор, зарядка доступна пока ещё не во всех местах.
  2. Высокая скорость заправки двигателя топливом.
  3. Длительный ресурс работы. Современные двигатели внутреннего сгорания легко работают в заявленный производителем период (в среднем 100-150 тыс. км. пробега), а некоторые и 300-350 тыс. км пробега. Впрочем, мировой рекордсмен – пробег и вовсе ~4 800 000 км. И здесь нет лишних нулей. Такой рекорд установлен на двигателе Volvo" P1800. Единственное, за время работы двигатель два раза проходил капремонт.
  4. Компактность. Двигатели внутреннего сгорания существенно компактнее, нежели двигатели внешнего сгорания.

Недостатки ДВС

При использовании двигателя внутреннего сгорания нельзя организовать работу оборудования по замкнутому циклу, а, значит, организовать работу в условиях, когда давление существенно превышает атмосферное.

Большинство ДВС работает за счёт использования невозобновляемых ресурсов (бензина, газа). И исключение – машины, работающие на биогазе, этиловом спирте (на практике встречается редко, так как при использовании такого топлива невозможно добиться высоких мощностей и скоростей).

Существует тесная зависимость работы ДВС от качества топлива. Оно должно обладать определённым определенным цетановым и октановым числами (характеристиками воспламеняемости дизельного топлива, определяющими период задержки горения рабочей смеси и детонационной стойкости топлива), плотностью, испаряемостью.

Автомеханики называют ДВС сердцем авто, инженеры модернизируют ГРМ, а производители бензина не беспокояться о том, что все перейдут на электротранспорт.

Дизельный электроход

Большинство гражданских судов передвигаются за счёт энергии дизельного двигателя, направленной на вращение вала. Такой способ является наиболее удобным как со стороны функциональности, так и со стороны уменьшения затрат на обслуживание двигателя. Однако более современные модели судов, которым требуется высокая манёвренность и как можно более низкий уровень шума и вибрации (например, некоторые пассажирские суда), используют энергию сгорающего дизельного топлива для приведения в действие электродвигателя, который, в свою очередь, вращает вал. Такие суда называются дизельными электроходами.

В работе дизельного электрохода кроется принцип действия дизельного генератора. Преимущества электродвигателя как посредника энергии перед собственно дизельным двигателем очевидны:

·         Возможность плавно и быстро менять скорость и направление движения. Это полезно не только для небольших пассажирских судов, но и для промышленных моделей, которым предписано действовать в условиях нехватки пространства.

·         Повышенная манёвренность. Возможность быстро повысить или понизить обороты двигателя позволяет проходить в самые узкие протоки без потерь скорости.

·         Почти полное отсутствие вибрации и низкий уровень шума. Главная беда дизельного привода состояла в том, что он издавал ужасный шум, из-за чего требовалась изоляция двигателя от остального пространства судна.

·         Лучшие условия работы дизельного двигателя. Возможность работать на постоянных оборотах продлевает ресурс дизельного двигателя без ущерба для производительности электропривода. Кроме того, это заметно снижает расход топлива.

·         Возможность размещения генератора в любом месте судна.

·         Возможность заменить дизельный двигатель на любой аналог соответствующей мощности в случае поломки.

·         Отсутствие длинных приводных валов, идущих от двигателя к гребным винтам. Это ещё больше снижает вибрацию и экономит пространство трюма.

Единственным существенным недостатком электроходов является их высокая стоимость по сравнению с судами, оснащёнными обычным дизельным приводом. Это и послужило причиной того, что дизельный электроход так и не прижился в системе судов и не получил массового распространения.

Помимо дизельного варианта электрохода, различают и другие, классифицируемые по типу тягового двигателя:

·         Турбоэлектроходы, приводимые в действие бортовой турбиной.

·         Атомоходы, движущим элементом которых является ядерная силовая установка.

·         Электроходы, работающие от внешнего источника электроэнергии. Самый нераспространённый вариант электрохода, получающий энергию от контактной сети подобно троллейбусу.

·         Электроходы на аккумуляторах. Ввиду малой ёмкости аккумулятора используются только в развлекательных целях.

·         Электроходы на солнечных батареях. Достаточно перспективная разновидность электрохода, ещё не вышедшая из стадии экспериментов.

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 быть одноцилиндровым или многоцилиндровым. При сгорании дизельного топлива в камере сгорания повышается давление, которое заставляет поршень совершить возвратно-поступательное действие в цилиндре. Этот принцип действия называется "поршневой двигатель". Шатун преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение коленвала. Маховик 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; 6 —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, объем 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, созданной ТНВД, 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 цикл повторяется сначала.

Кулачки впуска и выпуска распредвала отвечают за работу (открытия и закрытия) клапанов. Распредвал приводится от коленвала зубчатым ремнем или шестернями. Рабочий цикл, при четырех вышеописанных тактах, совершается за два оборота коленвала, поэтому распредвал вращается с частотой меньшей вдвое, чем коленчатый.

В 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.

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

Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы

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

Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность, высокий крутящий момент и более дешевое топливо, делают его предпочтительное применение. Дизели последних ограниченных 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, механизмы сжатия более высокой нагрузки, воспринимающие более высокие нагрузки, более высокие показатели сжатия 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 образования 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 о С, 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. 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, между которыми заключено конструкция камеры сгорания.В дизелях с неразделенной камерой сгорания - их называю дизелями с непосредственным впрыском - топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется в основном на низкооборотных двигателейх большого рабочего объема. Это было связано с проблемами возникновения сгорания, повышенным шумом и вибрацией.

Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса достижения 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, чтобы при сжатии воздуха, 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 повышается темп нарастания давления в цилиндре, что повышения шумности и повышения максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели составляют большинство среди установленных 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 являются элементами топливной системы дизеля: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.


ТНВД - топливный насос высокого давления.

002 ТНВД для подачи топлива к топливу по строгим правилам, в зависимости от режима работы двигателя и управляющих действий водителя. По своей сути всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не включает 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 внедорожниках обычно применяются ТНВД современных распределительного типа.

ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение на легковых дизелях. Они компактны, отличаются высокой производительностью 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 факела топлива, который 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 производит возвратно-поступательные движения с уменьшением вдвое меньшей, чем обороты, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным.


Топливные фильтры дизеля.

Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны соответствовать строго 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, действующими 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 о С, используется тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива.О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа.

Погасание контрольной лампы свидетельства 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 пускного дизеля до температуры 25-30 о С, 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 эффективный наддув с самых низких оборотов, предотвращать свой бензиновым турбомоторам провала - «турбоямы».

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора.Так, ресурс турбокомпрессора меньше ресурса двигателя и не 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 позволяет впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая сгорании увеличивает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля - двигателя с воспламенением сжатия - это очень важно, так как при этом давлении 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% , крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также снижается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора.

Принцип работы дизельного двигателя.- Автомастер

Принцип работы дизельного двигателя.

Подробности

Принцип работы дизельного двигателя немного отличается от принципа работы бензинового. Отлично это состоит в том, что смесеобразование происходит уже внутри самого цилиндра, у бензинового же двигателя приготовление смеси происходит снаружи. В цилиндр она подается уже готовой. Существенным отличием является воспламенение рабочей смеси.В бензиновом двигателе воспламенение происходит от свечи зажигания, а в дизельном двигателе происходит самовоспламенение.

    Теперь разберем рабочие циклы четырехтактного дизельного двигателя:
  1. Такт впуска.

    Рис 1 - Такт впуска.

    1 - впускной клапан. 2 - выпускной клапан. 3 - топливная форсунка.

    За первый такт, поршень перемещается от верхней мертвой точки ВМТ к нижней НМТ. Впускной клапан 1 открыт, выпускной 2 закрыт. За счет создаваемого разрежения в цилиндре, вовнутрь устремляется порция воздуха.
  2. Такт сжатия.

    Рис 2 - Такт сжатия.

    На этом этапе оба клапана как впускной, так и выпускной закрыты. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ, сжимая воздух. Давление в камере достигает 5 МПа, температура воздуха за счет сжатия возрастает до 700 градусов Цельсия.
  3. Такт расширения или рабочий ход.

    Рис 3 - Такт расширение. Рабочий ход.

    При достижении поршнем верхней мертвой точки (при максимальном давлении в цилиндре), через форсунку, под высоким давлением, создаваемым топливным насосом закачивается порция топлива. Форсунка распыляет топливо, смешиваясь с горячим воздухом самовоспламеняется. В результате горения, температура в камере увеличивается повышается до 1800 градусов Цельсия, вместе с ней в разы увеличивается давление 11 МПа. Поршень, передвигаясь от верхней мертвой точки к нижней мертвой точки, совершает полезную работу. В конце такта температура падает до 700 - 800 градусов, давление снижается до 0,3 - 0,5 МПа.
  4. Такт выпуска.

    Рис 4 - Такт выпуска.

    Выпускной клапан 2 открывается, и поршень выталкивает отработанные газы. Температура и давление опускаются до 500 градусов и 0,1 МПа.

Следующие рабочие циклы повторяются.

Подробнее об устройстве и осбеностях конструкции дизельных двигателей.

Как это работает: дизельный двигатель. Часть 1.

В самом первом выпуске рубрики «Как это работает», мы рассказали про основные типы двигателей, их историю, обозначили преимущества и недостатки каждого типа, а так же в общем рассмотрели их принципы работы. Теперь самое время углубиться в нюансы работы одного из самых распространенных, малопонятных - дизельных двигателей.


Опишем его работу в двух статьях. Итак, в первой части Вы вспомните работы дизеля и узнаете про разделенные и неразделенные камеры сгорания (непосредственный впрыск).

На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны.Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливно-воздушной смеси. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте. В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образует так же как и в дизелях - непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, высокая температура воздуха в цилиндре.

Рабочий процесс в дизеле происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24: 1) разогревается до 700-900 ° С . Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет , после смешивания с ним происходит воспламенение топлива . Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре - отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля (в последующем будет рассказано, как эти показатели снизили).


Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях.Дизель имеет больший КПД (у дизеля - 35–45%, у бензинового - 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки в основном к старым конструкциям , а современные эти проблемы уже не являются столь очевидными.

Особенности:


Свечи накаливания в дизельных двигателях

Как уже отмечалось, конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя.Однако аналогичные детали у дизеля чтобы воспринимать более высокие нагрузки. степень сжатия у него намного выше (16-24 единиц против 9-11 у бензинового). Характерная деталь в конструкции дизелей - это поршень. Форма днища поршней у дизелей определяет тип камеры сгорания , поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Во многих случаях поршня поршня содержит в себе камеру сгорания . Днища поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Так как воспламенение рабочей смеси осуществляется от сжатия, в дизелях отсутствует система зажигания, хотя свечи и на дизеле. Но это не свечи зажигания, а свечи накаливания, которые предназначены для подогрева воздуха в камере сгорания при холодном пуске двигателя.


Технические и экологические показатели автомобильного дизельного двигателя в первую очередь зависит от типа камеры сгорания и системы впрыскивания топлива.

Типы камер сгорания:


Форма камеры сгорания значительно влияет на на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные .


Раньше на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным ) и вихрекамерный .


При форкамерном процессе впрыскивается в специальную предварительную камеру, с цилиндром, используемым небольшими отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом .Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при движении поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой развил большой перепад давления, вызывающий течение газа через отверстия с большой скоростью.


Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается специальная о тдельной камеры , только выполненной в виде полого шара . В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в этот момент топливо хорошо перемешивается с воздухом.


Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостаток дизельных двигателей с увеличенной камерой сгорания: увеличение расхода топлива за расход топлива из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр.Кроме того, плохие пусковые качества.


Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском . Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.

Тем не менее, трудности были решены и система непосредственного впрыска открыла "второе дыхание" для дизельных двигателей. Подробности об этой будут в следующей части.

Принцип работы дизельной системы - Denso

Система впрыска топлива находится в самом сердце дизельного двигателя. Система нагнетает и впрыскивает в камеру сгорания воздухом под большим давлением.

Система впрыска дизельного топлива включает в себя:

  • ТНВД - нагнетает давление топлива
  • Топливопровод высокого давления - подает топливо в топливную форсунку
  • Топливная форсунка - впрыскивает топливо в цилиндр
  • Топливоподкачивающий насос - подает топливо из бака
  • Топливный фильтр - фильтрует топливо

В некоторых баках на дне фильтра находится седиметр, отделяющий воду от топлива.

Функции системы

Четыре основные функции системы впрыска дизельного топлива:

Подача топлива

Такие элементы насоса, как цилиндр и плунжер, встроены в корпус впрыскивающего насоса. Когда плунжер под воздействием кулачка поднимается, топливо под высоким давлением в инжектор.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях забор воздуха происходит практически, постоянно, независимо от скорости вращения или нагрузки.Если количество впрыска меняется вместе со скоростью двигателя, то регулировка впрыска остается неизменной, то мощность и расход топлива изменятся. Эффективная мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, и это регулируется при помощи педали газа.

Установка момента впрыска

Задержка впрыска - это время между моментом впрыска топлива, сгорания и моментом достижения максимального давления сгорания. Вне зависимости от скорости двигателя этот период времени остается постоянной величиной. В момент изменения впрыска используется таймер, что помогает достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда впрыскивающий нагнетает давление топлива, которое затем распыляется через распылитель форсунки, топливо полностью смешивается с воздухом, что улучшает зажигание. Результат - полное сгорание.

Принцип работы дизельного двигателя


На первичном этапе необходимо разобраться в принципиальных отличиях работы дизельного двигателя от бензинового.

Принципы сгорания в дизельном двигателе

Отличительной особенностью дизельных двигателей отсутствие внешних источников зажигания. Исключение необходимости в них происходит за счет впрыска, способного к воспламенению топлива и, следовательно, горячий воздух. Высокие конечные значения давлений и температура, свыше 600 градусов и 100 бар достигает конечную работу двигателя. Образование струи топлива, испарение, смешивание и последующее сгорание топлива происходить в течение очень короткого периода времени.

Процесс смесеобразования , в основном, определяется взаимодействием впрыскиваемой, с высокой энергией, струи топлива с полем воздушного потока в камере сгорания. Здесь проблема заключается в быстром впрыске и приготовлении относительно больших масс топлива, до 200 мг. на литр рабочего объёма. Типичная продолжительность впрыска составляет около 1 мс. Термин, используемый в отношении массового расхода топлива, поступающего в камеру сгорания - скорость впрыска (единица измерения: кг / сек).Впрыск топлива, как правило, осуществляется форсунками с отверстиями. Обычно используется комбинация отверстий диаметром от 120 до 150 мкм. Быстрому впрыску топлива и смесеобразованию способствуют малый диаметр отверстий и высокое давление впрыска, достигающее 200 МПа (2000 бар). Вначале диаметр струи топлива равен диаметру отверстий, однако, пройдено несколько миллиметров, струя распадается на капли, которые взаимодействуют с полем потока. Жидкая фаза струи топлива, в зависимости от плотности рабочей среды, может проникать в камеру сгорания на несколько сантиметров, прежде чем она будет полностью атомизирована, или испарится. Образование капель топлива и его испарению достижения турбулентность. В современных дизельных двигателях более 80% турбулентности в области образования струи топлива генерируется за счет впрыска топлива. Развитию турбулентности движения заряда топлива, причем на дизельных двигателях с плоской головкой блока цилиндров преобладают горизонтальные завихрения. Дополнительное уплотнение может вносить воздушные потоки, вызываемые контактным уплотнением, способствующие движению в поршне, способствующей испарению.Системы непосредственного (прямого) впрыска за несколько последних испытаний не используют эти системы с разделенными камерами сгорания (вихревыми, или предкамерами. В системах с разделенными камерами подготовка топлива, в основном, осуществляется за счет формирования локального потока) в предкамере.

Процесс сгорания в дизельном двигателе отличается от процесса в двигателе с искровым зажиганием степенью сжатия и процесса воспламенения.В целом, процесс сгорания топлива в дизельном двигателе можно описать как последовательных процесса: задержка воспламенения, сгорание приготовленной смеси и сгорание с контролем смесеобразования. Задержка воспламенения относится к периоду времени между началом подачи топлива и началом фактического процесса сгорания. В основном она определяется температурой в цилиндре, давлением в цилиндре и воспламенением топлива. На стадии задержки воспламенения происходят процессы смесеобразования и предварительных химических топливовоздушной смеси.Задержка воспламенения увеличивается, когда двигатель не прогрет, или при использовании топлива плохого качества с низким цетановым числом. Влияние давления в цилиндре менее значительно, по сравнению со средой температуры. Однако, увеличение давления также несколько снижает задержку воспламенения. Величина задержки воспламенения может составлять от 0,1 мсек, при работе двигателя в диапазоне номинальной выходной мощности, до более чем 10 мсек, после пуска холодного двигателя. Холодный пуск дизельных двигателей представляет собой особую проблему, особенно при температуре наружного воздуха ниже -10 о С.При частоте прокрутки стартером менее 100 мин -1 большая часть заряда топлива просачивается через поршневые кольца во время относительно медленной фазы сжатия. Кроме того, низкая температура в цилиндре увеличивает потери чрез стенки. Результатом являются низкие пиковые давления (ниже 30 бар) и в зависимости от температуры наружного воздуха, низкие пиковые температуры (ниже 400 о С). Испарение топлива в положении верхней мертвой точки вызывает дальнейшее охлаждение.Это приводит к очень большим задержкам воспламенения. В крайних случаях воспламенение вообще может остутствовать, и топливо может накапливаться в цилиндре на протяжении нескольких рабочих циклов. Создание очень больших пиковых давлений, сверх 150 бар, оказывает негативное влияние на механические системы двигателя.

Дизельные двигатели по типу смесеобразования. В дизельных двигателях используются разделенные и неразделенные камеры сгорания (соответственно двигатели с предкамерами и непосредственным впрыском). Двигатели с непосредственным впрыском более, чем их более экономичным, чем аналоги с предкамерами. Исходя из этих соображений двигатели с непосредственным впрыском раньше использовались в грузопассажирских и грузовых автомобилях. С другой стороны, из-за более низкого уровня шума двигатели с предкамерамились устанавливались легковых автомобилях.Вдобавок к этому, двигатель с предкамерой более низкий уровень вредных выбросов выхлопных газов (НС и NOх). С появлением дизельных систем с множественным впрыском топлива (системы Common Rail и насос-форсунки с электронным управлением), двигатели с разделенными камерами сгорания в большинстве случаев вытеснены двигателями непосредственным с помощьюрырыском.

По сравнению с двигателем с воспламенением электрической искры (бензиновым двигателем) оба типа дизельных двигателей являются более экономичными, особенно в диапазоне частичных нагрузок.Дизельные двигатели являются подходящими для использования турбонагнетателей с приводом от выхлопных газов или механического наддува. Использование турбонагнетателя (турбокомпрессора) на дизельных двигателях не только уменьшает отдачу мощности и КПД двигателя, но так же уменьшают содержание вредных примесей в выхлопных газах.

В общей камере сгорания дизельного двигателя можно разделить несколько типов:

- Системы с предкамерой: в системе с предкамерой используемой для легковых автомобилей, впрыскивается в горячую предкамеру (дополнительную камеру). Здесь начинается дополнительное воспламенение, чтобы достичь образования качественной смеси и уменьшение воспламенения основного процесса сгорания.
- Система с вихревой предкамерой: В этой системе используемой в дизельных двигателях легковых автомобилей, сгорание также начинается в дополнительной камере. В процессе сгорания используется дополнительная камера сгорания в форме шара или диска (вихревая камера) с поверхностью горловины (выреза), расположенной тангенциально к камере сгорания.
- Система с непосредственным впрыском: система с непосредственным впрыском, образование обходится без дополнительной вихревой камеры. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания в днище поршня.

Выхлопные газы дизельных двигателей

При сгорании дизельного топлива образуются различные вредные вещества. Их состав зависит от конструкции двигателя, его мощности и нагрузки.

Полное сгорание топлива приводит к существенному уменьшению концентрации вредных веществ. Полное сгорание обеспечивается точным поддержанием состава топливовоздушной смеси, абсолютной точностью процесса впрыска и оптимальным завихрением топливовоздушной смеси. Главным образом образуется вода (Н 2 О), безвредная двуокись углерода (СО 2 ) и в относительно низких следующих соединениях: окись углерода (СО), несгоревшие углеводороды (НС или СН), окислы азота (NOx), окись серы (SO 2 ) и серная кислота (Н 2 4 ), частицы сажи.Когда двигатель холодный, то состав выхлопных газов включает в себя неокисленные или окисленные частично углеводороды, которые видны как белый или голубой дым с характерным запахом. На уменьшение расхода топлива и сокращение вредных выбросов следующие параметры:

- Точная установка момента (начала) впрыска
- Точность изготовления топливной аппаратуры
- Точность дозирования цикловой подчи топлива
- Оптимальная конфигурация камеры сгорания
- Точная геометрия факела распыления топлива и увеличение давление впрыска

Возможные неисправности работы дизельного двигателя

Чаще всего владелец автомобиля обращается с неисправностью, касающейся неудовлетворительной работы двигателя, вызванной плохой технической состоянием (недостаточная компрессия, износ цилиндро-поршневой группы), неисправностью цепей цепях упавления (датчиках, исполнительных механизмах), или неправильной регулировкой начала впрыска топлива, плохой работой ТНВД и форсунок. Первым запускает для оценки работы двигателя необходима дополнительная информация об условиях, в которых проявляется неисправность:

- Неисправность появляется всегда или периодически
- В каких условиях эксплуатации проявляется неисправность: при запуске двигателя, при ускорении или торможении двигателя, при движении с постоянной скоростью, при определенных оборотах двигателя, на холостом ходу, на холодном или горячем двигателе.
- Какой расход топлива
- Выдает ли двигатель необходимую мощность
- Дымит ли двигатель

Следующее действие - это детальный осмотр двигателя и проведение диагностики.Рассмотрим некоторые признаки неисправности двигателя.

Двигатель не запускается:
Подкачивающий насос не подает топливо;
Слишком ранний или поздний впрыск;
Неисправности форсунки;
Неисправные свечи накаливания;
Неисправности ТНВД.

Потеря мощности двигателя:
Слишком мала цикловая подача топлива;
Повреждение распылителя;
Утечки топлива из трубок высокого давления.

Стуки в двигатели:
Слишком ранний впрыск;
Слишком большее давление открытия форсунок;
Люфт поршневых колец;
Износ поршневых или шатунных вкладышей;
Несоответствующая компрессия.

Черный дым:
Слишком поздний впрыск топлива;
Слишком низкое давление открытия форсунок;
Заклинивание иглы в распылителе;
Лопнувшая пружина форсунки;
Нагнетательный клапан ТНВД не закрывается;
Слишком низкая компрессия.

Неравномерная работа двигателя:
Завоздушивание топливной системы;
"льющий" распылитель;
трещина в топливопроводе высокого давления;
Лопнувшая пружина форсунки;
Повышенное давление открытия форсунки;
Износ газораспределительного механизма.

ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ :: Avto.Tatar

Непрекращающееся распространение дизельных двигателей связано с экономичным расходом горючего, которое дешевле бензина, более высоким, чем у бензиновых моторов, вращающим моментом. При этом шумность дизельного и бензинового двигателя уже практически одинакова.


Особенности конструкции дизеля

Устройство дизельного двигателя во многом сходна с бензиновым.В нем также имеются цилиндры, поршни, коленвал и шатуны, вот только все клапаны требуют значительного усиления, так как в дизельных двигателях степень сжатия горючей смеси в два раза сильнее, чем в бензиновых. Это влечет больший вес и габариты дизеля при одинаковом объеме.

Принципиальное различие между бензиновыми и дизельными ДВС включает способ образования и воспламенения горючей смеси. В дизельном двигателе ДВС в камеру сгорания сначала подается воздух, который сжимается, при этом его температура возрастает до 700 ° С.Лишь через форсунки распыляется под высоким давлением дизельное топливо, которое сразу же воспламеняется из-за высокой температуры. Таким образом, в процессе воспламенения топливно-воздушной смеси свечи не участвуют.

Из-за такого самостоятельного возгорания давления в рабочей камере мгновенно возрастает, что приводит к большей жесткости работы дизельного мотора и его повышенной шумности.

Зато при таком способе воспламенения можно использовать более бедное, а следовательно, более дешевое горючее, что и определяет экономичность дизельных двигателей.Применение бедных смесей приводит также и к образованию меньшего количества выхлопных газов.

Характерные недостатки дизельных ДВС - шум, жесткость работы, сложности с холодным запуском практически устранены в современных вариантах моторов.


Топливная система

Основным узлом дизельного ДВС выступает топливная система , в задачи которой входит подача строго рассчитанного количества горючего в камеру в точные моменты.Такие задачи делают топливную систему дизеля дорогостоящей, а от ее работы напрямую зависит надежность и эффективность всего двигателя в целом. Состоит система подачи топлива дизеля из фильтров, форсунок и топливного насоса с высоким давлением ( ТНВД ).

Насос осуществляет доставку топлива к форсункам по установленным программам, выбор которых зависит от режима функционирования двигателя и на педаль газа. Таким образом, водитель нажатием на педаль увеличивает увеличение топлива в цилиндры, а лишь изменяет программу, по которой происходит регулирование топлива сам ТНВД.

В легковых современных автомобилейх с дизельными двигателями получили применение ТНВД распределительного типа. Среди их положительных элементов можно отметить компактность, равномерность и точность в подаче в цилиндры, отменное быстродействие регулирующих элементов, благодаря чему эффективность работы двигателя на больших оборотах не снижается.

Среди недостатков дизельных ДВС следует высокие запросы к качеству топлива, так как смазка трущихся деталей происходит самим дизтопливом, без участия масла.

Подобрать организацию со специализацией " Ремонт дизельного двигателя " можно на нашем сайте. Один из оценок - отзывы автовладельцев. Также вы можете оставить свой отзыв и помочь в выборе другим автовладельцам.

Принцип действия дизельного двигателя

Дизель - это двигатель внутреннего сгорания с КПД более 50%. Большое значение этого агрегата обеспечивают низкий расход топлива и низкая токсичность. Дизельный двигатель адаптирован к наддуву воздуха - за счет этого повышается мощность, уменьшается 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 быть одноцилиндровым или многоцилиндровым. При сгорании дизельного топлива в камере сгорания повышается давление, которое заставляет поршень совершить возвратно-поступательное действие в цилиндре. Этот принцип действия называется "поршневой двигатель". Шатун преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение коленвала.Маховик 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; 6 —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 объем цилиндра становится максимально допустимым.

Второй такт - сжатие

Впускной клапан начинает нагреваться до высокой (максимально доходящей до 900 С), начиная с движения, сжимает воздух, который от температуры сжатия начинает нагреваться до высокой (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 зарядов топливовоздушной смеси, созданной ТНВД, разогревается и давление поднимается выше. Количество впрыснутого топлива определено 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 вращения коленвала.

Четвертый такт - выпуск

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

Кулачки впуска и выпуска распредвала за работу (открытия и закрытия) клапанов.Распредвал предоставлен от коленвала зубчатым ремнем или шестерней. Рабочий цикл, при четырех вышеописанных тактах, вращается за два оборота коленвала, поэтому распредвал вращается с меньшим вдвое, чем коленчатый.

В 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 моментящий;

  • 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 отработавших газов в атмосфере;

система, предназначенная для очистки и подачи смазки к трущимся сопряженным поверхностям двигателя, необходимого для смазки и охлаждения этих количеств масла;

система охлаждения, служащая для охлаждения системы охлаждения 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 любых быстрого и уверенного запуска двигателя при температурных условиях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *