Работа дизельного двигателя: Устройство дизельных двигателей

Содержание

Принцип работы дизельного двигателя — фото и видео процесса

Дизельным двигателям удалось пройти длительный и успешный путь развития от неэффективных и загрязняющих экологию агрегатов начала двадцатого века, до супер экономных и абсолютно беззвучных, которые сегодня устанавливаются на добрую половину всех выпускаемых автомобилей. Но, несмотря на такие удачные модификации, общий принцип их действия, отличающий дизельные моторы от бензиновых, остался все тем же. Постараемся рассмотреть данную тему подробнее.

В чем основные отличия дизельных двигателей от бензиновых?

Уже видно из самого названия, что дизельные двигатели работают не на бензине, а на дизельном топливе, которое также называют соляркой, ДТ или просто дизелем. Вникать во все подробности химических процессов перегонки нефти мы не будем, скажем только, что и бензин и дизель производят из нефти. Во время перегонки нефть делится на различные фракции:

газообразные – пропан, бутан, метан;
нарты (короткие цепочки углеводов) – используются для производства растворителей;

бензин – взрывоопасная и быстро испаряющая прозрачная жидкость;
керосин и дизель – жидкости с желтоватым оттенком и более вязкой структурой, чем у бензина.

То есть солярка производится из более тяжелых фракций нефти, ее важнейшим показателем является воспламеняемость, определяемая цетановым числом. Также ДТ характеризуется большим содержанием серы, которое, однако, стараются всеми силами уменьшать, чтобы топливо соответствовало экологическим стандартам.

Как и бензин, дизель делится на разные виды в зависимости от температурных режимов:

летний;
зимний;
арктический.

Стоит также заметить, что дизельное топливо производят не только из нефти, но и из различных растительных масел – пальмового, соевого, рапсового и др., смешанных с техническим спиртом – метанолом.

Однако, заливаемое топливо – это не главное отличие. Если мы посмотрим на бензиновый и дизельный двигатели “в разрезе”, то разницы никакой визуально не заметим – те же поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик и так дальше. Но разница есть и она очень существенная.

Принцип работы дизельного двигателя

В отличие от бензиновых, в дизеле совсем по другому принципу происходит зажигание воздушно-топливной смеси. Если в бензиновых – как в карбюраторных, так и инжекторных – движках сначала происходит приготовление смеси, а затем ее воспламенение с помощью искры от свечи зажигания, то в дизеле в камеру сгорания поршня нагнетается воздух, затем воздух сжимается, разогреваясь до температур 700 градусов, и вот в этот момент в камеру попадает топливо, которое тут же взрывается и толкает поршень вниз.

Дизельные двигатели – четырехтактные. Рассмотрим каждый такт:

Такт первый – поршень движется вниз, открывается впускной клапан, тем самым в камеру сгорания попадает воздух;
Такт второй – поршень начинает подниматься, воздух начинает под давлением сжиматься и разогреваться, именно в этот момент через форсунку впрыскивается солярка, происходит ее возгорание;
Такт третий – рабочий, происходит взрыв, поршень начинает двигаться вниз;
Такт четвертый – открывается выпускной клапан и все отработанные газы выходят в выпускной коллектор или в патрубки турбины.

Конечно, все это происходит очень быстро – несколько тысяч оборотов в минуту, требуется очень слаженная работа и подгонка всех узлов – поршней, цилиндров, распределительного вала, шатунов коленвала, а самое главное датчиков – которые в секунду должны передавать на CPU сотни импульсов для мгновенной обработки и вычисления необходимых объемов воздуха и солярки.

Дизельные двигатели выдают больший коэффициент полезного действия, именно поэтому их используют на грузовых авто, комбайнах, тракторах, военной технике и так далее. ДТ более дешевое, но нужно отметить, что сам двигатель обходится дороже в эксплуатации, потому что уровень компрессии здесь почти в два раза выше, чем в бензиновом, соответственно нужны поршни особой конструкции, а все используемые узлы, детали и материалы усиленные, то есть стоят дороже.

Также очень строгие требования предъявляются к системам подачи топлива и отвода отработанных газов. Ни один дизель не сможет работать без качественного и надежного ТНВД – топливного насоса высокого давления. Он обеспечивает корректную подачу топлива на каждую форсунку. Кроме того на дизелях используются турбины – с их помощью отработанные газы используются повторно, тем самым повышая мощность двигателя.

Есть у дизеля и некоторый ряд проблем:

повышенный шум;
больше отходов – топливо более маслянистое, поэтому нужно регулярно проводить замену фильтров, следить за выхлопом;
проблемы со стартом, особенно холодным, используется более мощный стартер, топливо быстро густеет при понижении температуры;
дорого обходится ремонт, особенно топливной аппаратуры.

Одним словом – каждому свое, дизельные двигатели характеризуются большей мощностью, ассоциируются с мощными внедорожниками и грузовиками. Для простого же горожанина, который ездит на работу – с работы и по выходным выезжает за город, хватит и маломощного бензинового движка.

Видео, на котором показан весь принцип работы дизельного двигателя внутреннего сгорания

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

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.

Работа дизельного двигателя – ПРОТРАК

Дизельный двигатель был назван в честь своего создателя Рудольфа Дизеля, который получил патент за своё изобретение в 1890 году. Первые дизели были весьма громоздкими, и несмотря на высокий коэффициент полезного действия (КПД) применялись достаточно редко, ведь по своим габаритам они едва ли уступали своим главным конкурентам ‒ паровым машинам.

И лишь к концу XX века, после значительного усовершенствования дизельные двигатели становятся популярными и применяются повсеместно, в том числе и на легковых автомобилях.

Стоит отметить, что дизельные ДВС по прежнему значительно превосходят своих бензиновых конкурентов по размерам и выдают больший крутящий момент при низких оборотах. Однако при этом уровень КПД при работе дизелей значительно выше.

Такая особенность обуславливает популяризацию их применения преимущественно на транспорте с внушительными размерами, а именно в строительстве морских судов, тепловозов, тракторов, автобусов и грузовых автомобилях.

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя можно разделить на 4 этапа, которые происходят последовательно и непрерывно.

Стоит уточнить, что все процессы, или такты, как их принято называть, происходят в процессе поворота коленвала ‒ механической детали сложной формы, которая и обеспечивает превращение энергии от сжигания топлива в энергию вращения колес. Он осуществляет вращательное движение, и его положение напрямую связано с началом или концом следующего такта.

Четырехтактный цикл начинается с такта впуска, при котором воздух поступает в цилиндры через специальные впускные клапаны,

а поршень при этом опускается.

Когда угол поворота коленвала достигает 190°- 210° впускной клапан закрывается, что предшествует началу следующего такта ‒ сжатию.

Такт сжатия характеризуется движением поршня вверх до так называемой мертвой точки (ВМТ), благодаря чему воздух сжимается в 16-25 раз, а температура воздуха увеличивается до 700°- 800°. Поворот коленвала при этом составляет 180°- 360°.

На такте рабочего хода (расширения) топливо через форсунки впрыскивается в цилиндры, которое за счет высоких температур самовоспламеняется и взрывается. Продукты горения при выделении провоцируют движение поршня вниз. Этот процесс осуществляется на 360°- 540° поворота коленвала.

Таким образом, процесс воспламенения осуществляется без применения свечей зажигания, как в бензиновых двигателях. Однако, в конструкции дизелей есть свечи накаливания, которые нагревают цилиндры для упрощения запуска ДВС в холодное время года.

Они размещаются в камере сгорания или вихревой камере, в зависимости от модификации, и обеспечивают нагревание воздуха в районе тысячи градусов, что упрощает процессы самостоятельного воспламенения топлива. Изготавливаются в форме металлических или керамических спиралей.

Итак, после завершения такта рабочего хода, при опускании поршня в изначальное положение двигатель начинает свою работу, что сопровождается характерным и знакомым для всех звуком запуска.

Однако процесс ещё не закончен и прежде, чем впускные клапаны откроются вновь и запустят новый процесс сжигания топлива, дизель вытолкнет отработанные газы из выхлопного клапана. Это четвертый и завершающий такт работы, который называется выпуском и протекает при повороте коленвала на 540°- 720°.

Только после этого циклическая работа дизельного ДВС будет продолжена и будет осуществляться на протяжении всего процесса подачи топлива.

Есть все основания полагать, что дизельные двигатели еще не полностью раскрыли свой потенциал и в ходе технологического процесса будут становиться всё лучше и совершеннее. Их КПД будет расти, размеры будут уменьшаться и со стечением времени они полностью заменят своих бензиновых конкурентов.

Стоимость капитального ремонта дизельного двигателя определяется исходя из марки автомобиля и его параметров. Более подробно вы можете уточнить по телефонам, или обратившись к нашим специалистам по адресу:

СТО ПРОТРАК — Грузовой сервис и грузовой магазин:

г. Екатеринбург, Полевской тракт 19 км, дом 16 (база №16)

Тел.: 8 (800) 511-58-20 многоканальный

график работы: пн-пт: 10:00-22:00 сб-вс: выходной

Принцип работы дизельного двигателя

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

Принципы сгорания в дизельном двигателе

Отличительной особенностью дизельных двигателей является отсутствие внешних источников зажигания. Исключение необходимости в них достигается за счет впрыска, способного к воспламенению, топлива в сильно сжатый и, следовательно, горячий воздух. Высокие конечные значения давлений и температур, свыше 600 градусов и 100 бар обеспечивают чрезвычайно ровную работу двигателя. Образование струи топлива, испарение, смешивание и последующее сгорание топлива могут 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 несколькими 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 отверстия, однако, пройдя несколько миллиметров, струя распадается на отдельные 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 способствует турбулентность. В современных дизельных двигателях более 80% турбулентности в области образования струи топлива генерируется за счет впрыска топлива. Развитию турбулентности способствует движение заряда топлива, причем на дизельных двигателях с плоской головкой блока цилиндров преобладают горизонтальные завихрения. Дополнительный вклад могут вносить воздушные потоки, вызываемые сжатием, и направленные от наружной области камеры сгорания к внутренней (потоки сжатия), или такая конструкция камеры сгорания в которой, например, контакт с горячей областью углубления в поршне, способствующей испарению. Системы непосредственного (прямого) впрыска за несколько последних десятилетий продемонстрировали свои преимущества по сравнению с системами непрямого впрыска, такими как 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 процессом воспламенения. В целом, процесс сгорания топлива в дизельном двигателе можно описать как три последовательных процесса: задержка воспламенения, сгорание предварительно 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 первых, предварительных химических реакций 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 с влиянием температуры. Однако, увеличение давления также несколько снижает величину задержки 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 температурах наружного воздуха ниже -10^оС. При частоте прокрутки стартером менее 100 мин^-1большая часть заряда топлива просачивается через поршневые кольца во время относительно медленной фазы сжатия. Кроме того, низкая температура в цилиндре увеличивает тепловые потери чрез стенки. Результатом являются низкие пиковые давления (ниже 30 бар) и, в зависимости от температуры наружного воздуха, низкие пиковые температуры (ниже 400^оС). 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. Его воспламенение, после нескольких рабочих циклов, вследствие большой массы накопленого топлива, может приводить созданию очень больших пиковых давлений, свыше 150 бар, что 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 являются более эффективным, более экономичным, чем их 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 предкамерами устанавливались легковых автомобилях. Вдобавок к этому, двигатель с предкамерой имел более низкий уровень вредных выбросов выхлопных газах ( НС и NOх ) и был более дешев в производстве. С появлением дизельных систем с множественным впрыском топлива (системы Common Rail и насос-форсунки с электронным управлением), двигатели с разделенными камерами сгорания в большинстве своём были вытеснены двигателями с непосредственным впрыском.

По сравнению с двигателем с воспламенением от 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 увеличивает не только отдачу мощности и КПД двигателя, но так же уменьшают содержание вредных примесей в выхлопных газах.

В целом камеры сгорания дизельного двигателя можно разделить на несколько типов:

— Системы с предкамерой: В системе с предкамерой используемой для легковых автомобилей, топливо впрыскивается в горячую предкамеру (дополнительную камеру ). Здесь начинается дополнительное воспламенение, чтобы достичь образования качественной смеси и уменьшения задержки 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 основной камере сгорания.
— Система с непосредственным впрыском: В системах с непосредственным впрыском, образование смеси 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 ( Н₂О ), безвредная двуокись углерода ( СО₂ ) и в относительно низкой концентрации следующие соединения: окись углерода ( СО ), несгоревшие углеводороды ( НС или СН ), окислы азота ( NOx ), окись серы ( SO₂ ) и серная кислота ( Н₂SО₄ ), частицы сажи. Когда двигатель холодный, то состав выхлопных газов включает в себя неокисленные или окисленные лишь частично углеводороды, которые видны как белый или голубой дым с характерным запахом. На уменьшение расхода топлива и сокращение вредных выбросов влияют следующие параметры:

— Точная установка момента ( начала ) впрыска
— Точность изготовления топливной аппаратуры
— Точность дозирования цикловой подчи топлива
— Оптимальная конфигурация камеры сгорания
— Точная геометрия факела распыленного топлива и увеличение давления впрыска

Возможные неисправности работы дизельного двигателя

Чаще всего владелец автомобиля обращается с неисправностью, касающейся неудовлетворительной работы двигателя, вызванной плохим техническим состоянием (недостаточная компрессия, износ цилиндро-поршневой группы), неисправностью в электрических цепях упавления (датчиках, исполнительных механизмах), или неправильной регулировкой начала впрыска топлива, плохой работой ТНВД и форсунок. Первым действием для оценки работы двигателя необходима косвенная 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 двигателем, при движении с постоянной скоростью, при определенных оборотах двигателя, на холостом ходу, на холодном или горячем двигателе.
— Какой расход топлива
— Выдает ли двигатель требуемую 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.

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.

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.
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.
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.
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.

Как это работает: дизельный двигатель. Часть 1.

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

Опишем его работу в двух статьях. Итак, в первой части Вы вспомните основы 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 топливо-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 образуется 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, а вследствие высокой температуры 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, что определяет более высокую экономичность. 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 относятся в основном к старым конструкциям, а в современных 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 существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки — ведь 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 определяется типом камеры сгорания, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Во многих случаях днище 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 могут применяться 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 зависят от типа камеры сгорания и системы впрыскивания топлива.

Типы камер сгорания:

Форма камеры сгорания значительно влияет 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 топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или 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 ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью.

Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, 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 определенный 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. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются 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 процесса 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 этом будут в следующей части.

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:

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.
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).
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.
Система питания. В этом узле осуществляется подготовка топливно-воздушной смеси: хранение топлива, его очистка, подача в двигатель.
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.
Система охлаждения. Важна для оптимизации рабочей температуры. Включает рубашку охлаждения, теплообменник (радиатор охлаждения), водяной насос, термостат и теплоноситель.
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).
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.
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:

Поршень в цилиндре движется вниз.
Открывается впускной клапан.
В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
Поршень поднимается.
Выпускной клапан закрывается.
Поршень сжимает воздух.
Поршень доходит до верхней мертвой точки.
Срабатывает свеча зажигания.
Открывается выпускной клапан.
Поршень начинает двигаться вверх.
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):

Такт выпуска.
Такт сжатия воздуха.
Непосредственно рабочий такт – тот самый момент, когда энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую (для запуска коленвала).
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:

Ориентированные на цикл Отто. Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
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:

Атмосферные. При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
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

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.
Высокая скорость заправки двигателя топливом.
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.
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.

Дизельные двигатели

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Дизельный двигатель, изобретенный в конце 19, ^и гг. Доктором Рудольфом Дизелем, является наиболее энергоэффективной силовой установкой среди всех типов двигателей внутреннего сгорания, известных сегодня.Такой высокий КПД обеспечивает хорошую экономию топлива и низкие выбросы парниковых газов. Другие характеристики дизельного топлива, которые не были сопоставлены с конкурирующими машинами для преобразования энергии, включают долговечность, надежность и топливную безопасность. К недостаткам дизелей можно отнести шум, низкую удельную мощность, выбросы NOx и PM и высокую стоимость.

Что такое дизельный двигатель?

В большинстве современных дизельных двигателей используется обычное расположение цилиндров и поршней, приводимое в действие кривошипно-шатунным механизмом, общим для других двигателей внутреннего сгорания, таких как бензиновый двигатель. Учитывая этот базовый механизм, разница между базовой конструкцией дизельного и бензинового двигателей очень незначительна.

Концептуально дизельные двигатели работают, сжимая воздух до высокого давления / температуры, а затем впрыскивая небольшое количество топлива в этот горячий сжатый воздух. Высокая температура вызывает испарение небольшого количества сильно распыленного впрыскиваемого топлива. Смешиваясь с горячим окружающим воздухом в камере сгорания, испарившееся топливо достигает температуры самовоспламенения и сгорает, высвобождая энергию, которая хранится в этом топливе [391] .

Определение дизельного двигателя менялось с годами. Например, в начале 20^{-го —} годов проводилось различие между «истинным дизельным двигателем» и тем, который разделял некоторые аспекты дизельного цикла, но не охватывал все аспекты, которые считались частью дизельного цикла, как тогда предполагалось. . Одно раннее определение «настоящего дизельного двигателя» — это двигатель, имеющий следующие характеристики [2959] :

Сжатие, достаточное для получения температуры, необходимой для самовозгорания топлива.
Впрыск топлива струей сжатого воздуха.
Максимальное давление цикла (достигаемое при сгорании), не намного превышающее давление сжатия, т. Е. Отсутствие выраженного взрывного действия.

В то время как первый пункт из вышеперечисленных характеристик соответствует современному дизельному двигателю, последние два нет. В течение 1920-1930-х годов две другие характеристики утратили свое значение.

Твердотопливный впрыск начал появляться примерно в 1910 году, но только в конце 1920-х годов он начал быстро получать признание.Интересно отметить, что сам Дизель выбрал нагнетание воздушной струи скорее по необходимости, чем по собственному выбору. Дизель предполагал топливную систему с твердым впрыском, а не систему воздушной струи.

Дизель довольно строго придерживался принципа сгорания при постоянном давлении, пункт 3. Это, однако, было возможно только в больших относительно тихоходных дизельных двигателях, которые были распространены до 1920-х годов. В меньших по размеру высокоскоростных двигателях, появившихся в 1920-х годах, практические соображения означали, что сгорание было ближе к процессу постоянного объема, как в цикле Отто, а не к постоянному давлению, как в дизельном цикле.

Краткий обзор ранней истории дизельного двигателя обсуждается в другом месте.

###

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

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

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

Что такое дизельный двигатель?

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

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

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

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

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

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

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

Чем отличается дизельное топливо?

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

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

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

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

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

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

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

Кто изобрел дизельный двигатель?

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

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

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

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 19 июля 2020 г.

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

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

Что такое дизельный двигатель?

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

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

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

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Чем отличается дизельное топливо?

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Кто изобрел дизельный двигатель?

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

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

ZOIL | Основы дизельного двигателя

Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания , который использует воспламенение от сжатия для воспламенения топлива при его впрыске в двигатель.

Для понимания того, как работают дизельные двигатели, полезно сравнить различия между дизельным двигателем и бензиновым двигателем. Основные отличия бензинового двигателя от дизельного:

Бензиновый двигатель принимает смесь газа и воздуха, сжимает ее и воспламеняет смесь искрой. Дизельный двигатель забирает воздух, сжимает его, а затем впрыскивает топливо в сжатый воздух. Тепло сжатого воздуха самопроизвольно воспламеняет топливо. Дизельный двигатель не имеет свечи зажигания.
Бензиновый двигатель сжимает в соотношении от 8: 1 до 12: 1, в то время как дизельный двигатель сжимает в соотношении от 14: 1 до 25: 1. Более высокая степень сжатия дизельного двигателя приводит к повышению эффективности.
Бензиновые двигатели обычно используют либо карбюрацию, при которой воздух и топливо смешиваются задолго до того, как воздух поступает в цилиндр, либо впрыск топлива через порт, при котором топливо впрыскивается непосредственно перед тактом впуска (вне цилиндра).Следовательно, в бензиновом двигателе все топливо загружается в цилиндр во время такта впуска, а затем сжимается. Сжатие топливно-воздушной смеси ограничивает степень сжатия двигателя — если он слишком сильно сжимает воздух, топливно-воздушная смесь самовоспламеняется и вызывает детонацию. В дизельных двигателях используется прямой впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Дизельный двигатель сжимает только воздух, поэтому степень сжатия может быть намного выше. Чем выше степень сжатия, тем больше генерируется мощность.
Форсунки для дизельного топлива, в отличие от бензиновых, должны выдерживать температуру и давление внутри цилиндра и при этом подавать топливо в виде мелкодисперсного тумана. Чтобы туман равномерно распределялся по цилиндру, некоторые дизельные двигатели оснащены специальными впускными клапанами или камерами предварительного сгорания. Новые дизельные двигатели оснащены топливной системой Common Rail высокого давления. См. «Основы дизельной топливной системы» для получения дополнительной информации об этом типе топливной системы.
Дизельные двигатели могут быть оснащены свечой накаливания. Когда дизельный двигатель холодный, в процессе сжатия температура воздуха может не повыситься настолько, чтобы воспламениться топливо. Свеча накаливания представляет собой электрически нагреваемую проволоку, которая облегчает зажигание топлива при холодном двигателе. Свечи накаливания обычно устанавливаются на небольших дизельных двигателях. Бензиновые двигатели не требуют свечей накаливания, поскольку они не зависят от самовозгорания.

ШАГ 1	ВПУСКНОЙ (ВНИЗ) ХОД 1 \| Поршень движется вниз, всасывая воздух в цилиндр .
ШАГ 2	ХОД СЖАТИЯ (ВВЕРХ) 1 \| ^► Поршень движется вверх, сжимая только что втянутый воздух в цилиндр ^► Прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ), дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр ^► Результат — сгорание дизельного топлива
ШАГ 3	ВПУСКНОЙ ХОД (ВНИЗ) 2 \| Поршень опускается, но впускной и выпускной клапаны не открываются
ШАГ 4	ДВИГАТЕЛЬ КОМПРЕССИИ (ВВЕРХ) 2 \| Поршень движется вверх, вытесняя сгоревшее дизельное топливо из цилиндра в виде выхлопа .
ШАГ 5	Процесс повторяется

Дизельный двигатель предлагает эффективный метод выработки энергии.Он основан на сжатии для сгорания, что приводит к повышению топливной экономичности по сравнению с другими типами двигателей. E-ZOIL производит различные присадки к дизельному топливу, специально разработанные для дизельных двигателей. К ним относятся:

В чем разница между дизельным топливом и газом?

При выборе нового автомобиля необходимо учитывать несколько факторов. Вы должны решить, хотите ли вы седан, грузовик или внедорожник. Затем вам нужно выбрать, какой тип доступных функций вы хотите.Вы также должны подумать, хотите ли вы бензиновый или дизельный двигатель. Однако тогда вы можете задаться вопросом о реальной разнице между бензином и дизельным топливом. В этом полезном руководстве будут рассмотрены основные различия между этими двумя движками, чтобы вы могли решить, какой из них вам подходит.

Изобретение газового и дизельного двигателя

Разница между дизельными и газовыми двигателями начинается с их изобретения. В 1876 году Николаус Август Отто изобрел газовый двигатель. Этот четырехтактный двигатель внутреннего сгорания не был особенно эффективным.Фактически, только около 10% топлива было использовано для приведения в действие транспортного средства. Остальное топливо просто выделяло тепло. Однако этот газовый двигатель стал основой для современных автомобильных двигателей.

В 1878 году Рудольф Дизель изучал инженерное дело в высшей политехнической школе, когда узнал о низкой эффективности бензиновых двигателей. Он считал, что должно быть более эффективное решение, и намеревался его найти. В 1892 году он изобрел и запатентовал то, что в то время называлось двигателем внутреннего сгорания.Сегодня мы знаем его как дизельный двигатель.

Работа двигателя

В основном, бензиновые и дизельные двигатели работают одинаково. Оба двигателя используют внутреннее сгорание и серию быстрых взрывов внутри двигателя, чтобы превратить топливо в механическую энергию и продвинуть автомобиль вперед. Разница в том, как происходят эти взрывы.

В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжатым поршнями. Свечи зажигания воспламеняют эту смесь для движения автомобиля. С другой стороны, в дизельном двигателе воздух сначала сжимается.Это делает воздух горячим. Затем топливо воспламеняется, когда попадает в горячий воздух.

Впрыск топлива

Бензиновые и дизельные двигатели впрыскивают топливо по-разному. В бензиновом двигателе впрыск топлива может происходить двумя способами: через систему впрыска или через карбюратор. Система впрыска через порт впрыскивает воздух в топливо прямо перед тактом впуска. Напротив, карбюратор смешивает топливо и воздух перед тем, как отправить его в цилиндр для сжатия.

В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр.Поскольку этот процесс является важной частью работы дизельных двигателей, дизельные форсунки могут стать сложной частью процесса. Чтобы доставить мелкодисперсный топливный туман, необходимый для работы процесса, форсунки должны выдерживать высокие температуры и большое давление. По сей день инженеры работают над тем, чтобы сделать эту систему более эффективной.

Примеры усовершенствований двигателей включают модули управления двигателем и свечи накаливания. Модули управления двигателем используют многочисленные датчики для правильного выбора времени впрыска, а свеча накаливания представляет собой горячий провод, который может быстро повысить температуру воздуха в холодном двигателе, чтобы помочь ему запустить более эффективно.

Выходная мощность

Когда вы исследуете варианты своего нового автомобиля, вы, возможно, увидите много разговоров о мощности и крутящем моменте. Лошадиная сила — это мера мощности, а крутящий момент — это величина крутящего момента на трансмиссии двигателя.

Если у вашего автомобиля много лошадиных сил, но мало крутящего момента, он будет медленно двигаться. Крутящий момент — вот что заставляет автомобили двигаться. Дизельные двигатели обычно имеют более высокий крутящий момент, но меньшую мощность. Вот почему у спортивных автомобилей обычно есть бензиновые двигатели, а у больших грузовиков — дизельные. Спортивным автомобилям нужна дополнительная мощность, которую предлагает бензин, а большим грузовикам требуется дополнительный крутящий момент от дизельного двигателя для перемещения тяжелых грузов.

Различия в эффективности

Помимо разницы в мощности, еще одно различие между дизельным и бензиновым двигателями — это эффективность. Дизельные двигатели, как правило, имеют более высокие показатели экономии топлива по сравнению с бензиновыми двигателями. Эти более высокие показатели эффективности в основном связаны с тем, как работают двигатели. Бензиновый двигатель должен быть уверен, что он никогда не достигнет температуры самовоспламенения во время такта сжатия, поскольку это может потенциально вывести двигатель из строя.В результате газовый двигатель должен поддерживать низкую степень сжатия.

Поскольку дизельный двигатель не содержит топлива в смеси во время такта впуска, он может сильнее сжимать воздух и иметь более высокую степень сжатия. Более высокая степень сжатия означает лучшую топливную экономичность.

Бензин и дизельное топливо

Поскольку бензиновые и дизельные двигатели работают по-разному, они требуют разных видов топлива. Хотя и бензин, и дизельное топливо начинаются как сырая нефть, добытая из земли, в процессе переработки они затем разделяются на различные виды топлива.Дизельное топливо гуще бензина, а значит, испаряется медленнее. Дизельное топливо также имеет большую плотность энергии.

Эти особенности — еще одна причина того, почему дизельные двигатели имеют более высокую экономию топлива, чем газовые. Хотя дизельное топливо обычно стоит больше, чем бензин, большинству дизельных двигателей требуется меньше его для выполнения того же объема работы, что и бензинового двигателя.

Plus, владельцы дизельных двигателей получают доступ к новому варианту заправки: биодизель. Биодизельное топливо производится из ненефтяных источников, таких как растительное масло.Преобразование дизельного двигателя для работы на биодизеле требует некоторых модификаций, особенно если у вас старый двигатель. Однако, поскольку эффективность и экологичность становятся все более популярными, биодизель может стать следующим распространенным альтернативным топливом.

Надежность

Поскольку дизельные двигатели работают без свечей зажигания и без электрической системы, необходимой для работы свечей зажигания, в них меньше деталей, которые могут выйти из строя. По большей части дизельные двигатели могут проехать больше миль и часов работы, прежде чем им потребуется какое-либо серьезное обслуживание.Дизельные двигатели также имеют тенденцию иметь меньшие счета за ремонт, когда что-то идет не так.

Теперь, когда вы знаете больше о разнице между дизельным и бензиновым двигателями, вам будет легче решить, какой из них подойдет вашим потребностям. Когда вы будете готовы выбрать свой следующий новый автомобиль, свяжитесь с Суини Шевроле, чтобы ознакомиться со всеми вашими бензиновыми и дизельными вариантами.

WÄRTSILÄ Энциклопедия морских технологий

Дизельный двигатель

Тип двигателя внутреннего сгорания, который воспламеняет топливо путем впрыска его в горячий воздух под высоким давлением в камере сгорания. У него нет ни карбюратора, ни системы зажигания. Топливо впрыскивается в камеру сгорания в виде очень тонкой струи через форсунку. Там он воспламеняется от тепла сжатого воздуха, которым была заполнена камера. Дизельный двигатель работает в фиксированной последовательности событий, которая может быть достигнута за четыре или два такта. Двухтактный низкооборотный (то есть от 70 до 120 об / мин) дизель используется в главных силовых установках, так как он может напрямую соединяться с гребным винтом и валом.Среднеоборотный четырехтактный двигатель (250 — 1200 об / мин) используется для вспомогательного оборудования, такого как генераторы переменного тока, а также для главной силовой установки с коробкой передач.

Четырехтактный дизельный двигатель напоминает бензиновый двигатель, поскольку он работает по четырехтактному циклу, а именно: впуск, сжатие, мощность и выхлоп. Когда поршень опускается на такте впуска воздуха, более низкое давление в цилиндре позволяет воздуху поступать в цилиндр через впускной клапан, который открывается непосредственно перед верхней мертвой точкой.

Когда поршень прошел нижнюю мертвую точку и начал подниматься, впускной клапан закрывается, и движение поршня вверх сжимает заряд воздуха в цилиндре, вызывая быстрое повышение температуры. Перед завершением второго такта заправка мазута постепенно впрыскивается в цилиндр форсункой.

При сгорании топливовоздушного заряда газы расширяются. Они толкают поршень вниз и создают рабочий ход. Прежде чем поршень достиг нижней мертвой точки, выпускной клапан открывается, и когда поршень снова поднимается вверх, сгоревшие газы вытесняются через выпускной клапан.Непосредственно перед верхней мертвой точкой впускной клапан открывается, и цикл начинается снова.

— Высокоскоростной дизельный двигатель — Двигатель поршневого типа со стволом, имеющий номинальную скорость 1400 об / мин или выше.

— Среднеоборотный дизельный двигатель — Двигатель поршневого типа с диапазоном частот вращения от 400 до 1200 об / мин.

— Низкооборотный дизельный двигатель — Двигатель крейцкопфного типа с номинальной частотой вращения менее 400 об / мин.

Из руководства по проекту Wärtsilä 46:

С диаметром цилиндра 46 см и ходом поршня 58 см номинальная мощность двигателя Wärtsilä 46F составляет 1250 кВт / цилиндр при 600 об / мин.Вспомогательное оборудование, такое как насосы, термостаты и модуль смазочного масла, может быть встроено в двигатель или отдельно. Al-соединения сконцентрированы в нескольких точках, чтобы сократить монтажные работы.

Основные компоненты

1. Блок двигателя

Блок цилиндров изготовлен из чугуна с шаровидным графитом в виде единой детали для всех номеров цилиндров. Крышки коренных подшипников фиксируются снизу двумя винтами с гидравлическим натяжением. Блок двигателя направляет их вбок как вверху, так и внизу.Горизонтальные боковые винты с гидравлическим натяжением поддерживают крышки коренных подшипников.

2. Коленчатый вал

Коленчатый вал выкован цельно. Противовесы установлены на каждой перемычке. Высокая степень балансировки обеспечивает равномерную и толстую масляную пленку для всех подшипников.

3. Шатун

Шатун из легированной стали кован и обработан с круглым сечением. Нижний конец разделен по горизонтали, чтобы можно было снимать поршень и шатун через гильзу цилиндра.Все болты шатуна затянуты гидравлически. Подшипник поршневого пальца — трехметаллический. Масло подается к подшипнику поршневого пальца и к поршню через отверстие в шатуне.

4. Коренные подшипники и подшипники шатуна

Подшипники шатуна трехметаллического типа со стальной задней частью, футеровкой из свинцовой бронзы и мягким и толстым рабочим слоем. В качестве основных подшипников используются как трехметаллические, так и биметаллические подшипники.

5. Гильза цилиндра

Гильза цилиндра центробежного литья имеет высокий и жесткий буртик для минимизации деформаций. Материал футеровки — это специальный сплав серого чугуна, разработанный для обеспечения превосходной износостойкости и высокой прочности. Точный контроль температуры достигается за счет точно расположенных продольных отверстий для охлаждающей воды. Чтобы исключить риск полировки отверстия, гильза оснащена кольцом, препятствующим полировке. Пространство для охлаждающей воды между блоком и футеровкой закрыто двойными уплотнительными кольцами. Вверху гильза снабжена кольцом, препятствующим полировке, чтобы исключить полировку отверстия и снизить расход смазочного масла.

6. Поршень и поршневые кольца

Поршень составной конструкции с юбкой из чугуна с шаровидным графитом и стальной головкой. Юбка поршня смазывается под давлением, что обеспечивает контролируемое распределение масла по гильзе цилиндра при любых условиях эксплуатации. Масло через шатун подается в охлаждающий канал в верхней части поршня. Канавки поршневых колец закалены для обеспечения хорошей износостойкости. Комплект поршневых колец состоит из двух направленных компрессионных колец и одного подпружиненного маслосъемного кольца.Все поршневые кольца имеют износостойкое хромирование.

7. Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров сконструирована так, что ее обслуживают всего четыре шпильки с гидравлической затяжкой. Клапанные клетки не используются, что обеспечивает очень хорошую динамику потока в канале выхлопных газов. Седла выпускных клапанов имеют водяное охлаждение, и все клапаны оснащены ротаторами клапанов. Поверхности седел впускных клапанов покрыты стеллитом. Если двигатель предназначен только для работы с ДВП, выпускные клапаны также имеют стеллитовое покрытие.Двигатели, предназначенные для работы на HFO, имеют выпускные клапаны Nimonic.

Дополнительная информация: Руководство по проекту Wärtsilä 46

Зачем нужно дизельное топливо? Достоинства и преимущества

Как работает дизельный двигатель? В современном мире, где цены на топливо растут в результате стремительного роста спроса и сокращения предложения, вам необходимо выбрать экономичное топливо, отвечающее вашим потребностям.

Благодаря изобретению Рудольфа Дизеля дизельный двигатель оказался чрезвычайно эффективным и экономичным.

Цена на дизельное топливо умеренно выше, чем на бензин, но дизельное топливо имеет более высокую плотность энергии, то есть из дизельного топлива может быть извлечено больше энергии по сравнению с тем же объемом бензина. Таким образом, дизельные двигатели в автомобилях обеспечивают больший пробег, что делает их очевидным выбором для перевозки тяжелых грузов и оборудования. Дизель тяжелее и жирнее бензина, а его температура кипения выше, чем у воды. А дизельные двигатели привлекают все большее внимание из-за более высокого КПД и экономической эффективности.

Различие заключается в типе зажигания. В то время как бензиновые двигатели работают с искровым зажиганием, дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия для воспламенения топлива. В последнем случае воздух втягивается в двигатель и подвергается сильному сжатию, которое нагревает его.

Это приводит к очень высокой температуре в двигателе, намного превышающей температуру, достигаемую в бензиновом двигателе. При пиковой температуре и давлении дизельное топливо, попадающее в двигатель, воспламеняется из-за экстремальной температуры.

В дизельном двигателе воздух и топливо вводятся в двигатель на разных стадиях, в отличие от газового двигателя, где вводится смесь воздуха и газа. Топливо впрыскивается в дизельный двигатель с помощью инжектора, тогда как в бензиновом двигателе для этой цели используется карбюратор. В бензиновом двигателе топливо и воздух вместе направляются в двигатель, а затем сжимаются. Воздушно-топливная смесь ограничивает сжатие топлива и, следовательно, общую эффективность.

Дизельный двигатель сжимает только воздух, и коэффициент может быть намного выше.В дизельном двигателе степень сжатия составляет от 14: 1 до 25: 1, тогда как в бензиновом двигателе степень сжатия составляет от 8: 1 до 12: 1. После сгорания побочные продукты сгорания удаляются из двигателя через выхлоп.

Для запуска в холодное время года дополнительное тепло обеспечивается «свечами накаливания». Дизельные двигатели могут быть двухтактными или четырехтактными и выбираются в зависимости от режима работы. Двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением — это варианты, которые следует выбирать соответственно.Предпочтительно использовать генератор с жидкостным охлаждением, так как он тих в работе и имеет равномерно регулируемую температуру.

Преимущества дизельного двигателя Дизельный двигатель намного эффективнее и предпочтительнее бензинового по следующим причинам:

Современные дизельные двигатели лишены недостатков более ранних моделей, связанных с более высоким уровнем шума и затратами на техническое обслуживание. Теперь они тихие и требуют меньшего обслуживания по сравнению с газовыми двигателями аналогичного размера
Они более прочные и надежные
Нет искры, так как топливо самовоспламеняется.Отсутствие свечей зажигания или искровых проводов снижает затраты на техническое обслуживание.
Стоимость топлива на произведенный киловатт на 30-50% ниже, чем у газовых двигателей
Дизельный агрегат с водяным охлаждением со скоростью 1800 об / мин проработает от 12 000 до 30 000 часов, прежде чем потребуется какое-либо капитальное обслуживание. Газовая установка с водяным охлаждением на 1800 об / мин обычно работает в течение 6000-10 000 часов, прежде чем потребуется обслуживание
Газовые агрегаты горят сильнее, чем дизельные агрегаты, и, следовательно, они имеют значительно меньший срок службы по сравнению с дизельными агрегатами

Применение и использование дизельных двигателей Дизельные двигатели обычно используются в качестве механических двигателей, генераторов энергии и в мобильных приводах.Они находят широкое применение в локомотивах, строительном оборудовании, автомобилях и в бесчисленных промышленных применениях. Их сфера распространяется практически на все отрасли, и их можно наблюдать ежедневно, если вы загляните под капот всего, что вы проходите мимо.

Промышленные дизельные двигатели и дизельные генераторы используются в строительстве, судостроении, горнодобывающей промышленности, больницах, лесном хозяйстве, телекоммуникациях, под землей и в сельском хозяйстве, и это лишь некоторые из них. Производство электроэнергии для основного или резервного резервного питания является основным применением сегодняшних дизельных генераторов.Ознакомьтесь с нашей статьей о различных типах двигателей и генераторов и их общих применениях, чтобы увидеть больше примеров.

Генераторы Дизельные генераторы или электрические генераторные установки используются в бесчисленном количестве промышленных и коммерческих предприятий. Генераторы могут использоваться для небольших нагрузок, например, в домах, а также для больших нагрузок, например, на промышленных предприятиях, больницах и коммерческих зданиях. Они могут быть либо основными источниками питания, либо резервными / резервными источниками питания.

Они доступны в различных спецификациях и размерах. Дизель-генераторные установки мощностью 5–30 кВт обычно используются в простых домашних и личных применениях, например, в транспортных средствах для отдыха. Промышленные приложения охватывают более широкий спектр номинальных мощностей (от 30 кВт до 6 МВт) и используются во многих отраслях промышленности по всему миру.

Принцип работы дизельного двигателя — фото и видео процесса

Принцип работы дизельной системы — Denso

Работа дизельного двигателя – ПРОТРАК

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя. — Автомастер

Принцип работы дизельного двигателя.

Как это работает: дизельный двигатель. Часть 1.

устройство, принцип работы и классификация

Что такое ДВС?

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя

Классификация двигателей

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Преимущества ДВС

Недостатки ДВС

Дизельные двигатели

Что такое дизельный двигатель?

Как работают дизельные двигатели?

Что такое дизельный двигатель?

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Чем отличается дизельное топливо?

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Кто изобрел дизельный двигатель?

Как работают дизельные двигатели?

Что такое дизельный двигатель?

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Чем отличается дизельное топливо?

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Кто изобрел дизельный двигатель?

ZOIL | Основы дизельного двигателя

ШАГ

ШАГ

ШАГ

ШАГ

ШАГ

В чем разница между дизельным топливом и газом?

Изобретение газового и дизельного двигателя

Работа двигателя

Впрыск топлива

Выходная мощность

Различия в эффективности

Бензин и дизельное топливо

Надежность

WÄRTSILÄ Энциклопедия морских технологий

Дизельный двигатель

Зачем нужно дизельное топливо? Достоинства и преимущества

Добавить комментарий Отменить ответ