Дизельный двигатель схема, Принцип работы дизельного двигателя: история создания, устройство, нюансы
По сравнению с бензиновыми двигателями в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода СО , но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. В конце сжатия, когда он нагревается до температуры о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением МПа впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется. Топливо под давлением поступает в предварительную камеру, соединенную с цилиндром несколькими каналами, где ударяется о ее стенки и таким образом смешивается с воздухом. Применяется в основном на судах, тепловозах , автобусах и грузовых автомобилях , тракторах и танках , дизельных электростанциях, а к концу XX века получил распространение и на легковых автомобилях. Основные достоинства и недостатки Широкое распространение и успешная конкуренция дизельных двигателей с бензиновыми объясняется рядом впечатляющих преимуществ.
Мира, 26а Королев Выбрать ул. Космонавта Стрикалова, 2 Красногорск Выбрать ул. Ленина, 2 Коломна Выбрать пр. Кирова, 20а Одинцово Выбрать ул. Маршала Неделина, 6а Серпухов Выбрать ул. Ворошилова, Щелково Выбрать пл. Ленина, 2а Реутов Выбрать ул. Московский, 17 Долгопрудный Выбрать ул.
Первомайская, Устройство автомобиля. Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы. Устройство и принцип работы Все больше появляется на дорогах автомобилей, у которых лишь характерное постукивание из-под капота выдает тип установленного мотора.
В данной статье разберем устройство, принцип работы и конструктивные особенности дизельных двигателей. Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность, высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов и более дешевое топливо, делают его предпочтительным вариантом. Современные дизели последних поколений вплотную приблизились к бензиновым моторам по шумности и удельным характеристикам, сохраняя при этом преимущества в экономичности и надежности.
Конструктивные особенности дизельных двигателей По конструкции дизельный двигатель не отличается от обычного бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки - ведь степень сжатия у него намного выше единиц против у бензинового двигателя.
Именно этим объясняется большой вес и габариты дизельного двигателя в сравнении с бензиновым. Принципиально отличие заключается в способах формирования топливно-воздушной смеси, ее воспламенения и сгорания.
У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает чистый воздух.
В конце сжатия, когда он нагревается до температуры о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением МПа впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре - отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля.
Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность.
Экологические характеристики такого двигателя тоже лучше - при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ заметно меньше, чем у бензиновых моторов. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Стоит отметить, что это относится в большей степени к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.
Дизельные двигатели с непосредственным впрыском Существует несколько типов дизельных двигателей, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания - их называю дизелями с непосредственным впрыском - топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне.
До недавнего времени непосредственный впрыск применялся в основном на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это было связано с трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией. Дизельные двигатели с раздельной камерой сгорания Наиболее распространенным на легковых автомобилях пока является другой тип дизельного мотора - с раздельной камерой сгорания. В них впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру.
Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что значительно улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение в этом случае начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания. При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов.
Устройство топливной система дизельного двигателя Важнейшей системой дизеля, определяющей надежность и эффективность его работы, является система топливоподачи. Основная ее функция - подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой. В России в году почти весь грузовой автотранспорт и автобусный парк имел дизельные двигатели и только незначительная часть грузовиков и средних автобусов имела бензиновые [11].
У двигателей с аккумуляторной топливной системой Common Rail за счет возможности управлять открытием форсунки независимо от работы ТНВД появляется возможность оптимизировать процесс впрыска и сгорания топлива за счет многоимпульсной подачи. Суть заключается в следующем [12] :. Таким образом многоимпульсная подача топлива существенно улучшает практически все характеристики дизеля и позволяет приблизить его удельную мощность к бензиновым двигателям, а при наличии турбонаддува высокого давления — превзойти её [13].
По этой причине с развитием систем Common Rail дизельные двигатели на легковых автомобилях становятся все более популярными. Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, возможно использование двухтактного цикла. Такты сжатия и рабочий ход двухтактного цикла аналогичны таковым в четырёхтактном цикле, но несколько укорочены, а газообмен в цилиндре осуществляется в едином процессе — продувке , занимающей сектор между концом рабочего хода и началом сжатия.
При рабочем ходе поршень идёт вниз, через открывающиеся выпускные окна в стенке цилиндра или через выхлопные клапаны удаляются продукты горения, несколько позднее открываются впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка. Когда поршень поднимается, все окна закрываются. С момента закрытия впускных окон начинается сжатие. Перед достижением поршнем ВМТ из форсунки распыляется воспламеняющееся топливо.
Происходит расширение — поршень идёт вниз и снова открывает все окна и т. Продувка является слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнении с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счёт его укорочения. В четырёхтактном цикле на те же процессы отводится половина цикла. Полностью разделить выхлоп и свежий воздушный заряд тоже невозможно, поэтому часть воздуха теряется, выходя прямо в выхлопную трубу.
Если же смену тактов обеспечивает один и тот же поршень, возникает проблема, связанная с симметрией открывания и закрывания окон. Для лучшего газообмена выгоднее иметь опережение открытия и закрытия выхлопных окон.
Тогда выхлоп, начинаясь ранее, обеспечит снижение давления остаточных газов в цилиндре к началу продувки. При закрытых ранее выхлопных окнах и открытых — ещё — впускных осуществляется дозарядка цилиндра воздухом, и, если воздуходувка обеспечивает избыточное давление, становится возможным осуществление наддува.
Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой или оконной. Каждый цилиндр ПДП-двигателей содержит два встречно-противоположно движущихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Корейво.
В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки и укорочения рабочего хода двухтактный двигатель мощнее такого же по объёму четырёхтактного не в два, а максимум в 1,6—1,7 раз.
Ранее двухтактные дизели были широко распространены на всех видах транспорта по причине высокой удельной мощности при небольшом числе оборотов, которое ограничивалось как несовершенством моторных материалов например, поршни дизелей приходилось делать чугунными , так и несовершенством коробок передач прямозубые с малыми передаточными числами , тяговых генераторов недостаточная прочность ротора и ненадежная работа коллекторно-щеточных узлов на высоких оборотов.
Однако по мере совершенствования как самих моторов, так и приводимых ими агрегатов, более выгодной является форсировка двигателей за счет повышения числа оборотов, чего добиться на двухтактных двигателях достаточно сложно. Поэтому высокооборотистые четырёхтактные дизели уже к м годам вытеснили двухтактные сначала в автомобильном транспорте, затем на тепловозах, а потом и на судах среднего тоннажа и в стационарных установках. И лишь на больших морских судах с непосредственным безредукторным приводом гребного винта, ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается особенно выгодным при невозможности повысить частоту вращения.
Кроме того, двухтактный двигатель технически проще реверсировать. В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры или предкамеры при двухтактном цикле сложно, двухтактные двигатели строятся только с неразделёнными камерами сгорания, размещёнными обычно в поршне. Для средних и тяжёлых двухтактных дизельных двигателей характерно применение составных поршней, в которых используется стальная головка и дюралевая юбка, как правило, с принудительным масляным охлаждением.
Основной целью данного усложнения является снижение общей массы поршня при сохранении максимально возможной жаростойкости донышка и снижения температуры в зоне колец. В отдельную группу выделяются тяжёлые двигатели, содержащие в конструкции крейцкопф. В крейцкопфных двигателях шатун присоединяется к крейцкопфу — ползуну, соединённому с поршнем штоком скалкой.
Крейцкопф работает по своей направляющей — крейцу, без воздействия повышенных температур, полностью ликвидируя воздействие боковых сил на поршень. Данная конструкция характерна для крупных длинноходных судовых двигателей, часто — двойного действия, ход поршня в них может достигать 3 метров; тронковые поршни таких размеров были бы перетяжеленными, тронки с такой площадью трения существенно снизили бы механический КПД В последнее время для повышения мощности крейцкопфных двигателей более характерно применение наддува, а не двойное действие, так как тепловой режим поршня при этом менее напряжённый.
Однако, подпоршневые полости всё же применяют для организации продувки. Большинство ДВС рассчитаны на вращение только в одну сторону; если требуется получить на выходе вращение в разные стороны, то используют передачу заднего хода в коробке перемены передач или отдельный реверс-редуктор.
Электрическая передача также позволяет менять направление вращения на выходе.
Однако на судах с жёстким соединением двигателя с гребным винтом фиксированного шага приходится применять реверсивные двигатели, чтобы иметь возможность двигаться задним ходом. Для реверсирования двигателя нужно изменять фазы открытия клапанов и впрыска топлива.
Обычно реверсивные двигатели снабжаются распределительными валами с двойным набором кулачков — для переднего и заднего хода; при остановленном двигателе специальное устройство приподнимает толкатели клапанов, после чего распредвалы перемещают в положение хода нужного направления. Встречаются также конструкции с реверсивным приводом распределительного вала — здесь при изменении направления вращения коленчатого вала направление вращения распределительного вала сохраняется.
Двухтактные двигатели с контурной продувкой, при которой газораспределение осуществляется поршнем, в специальных реверсивных устройствах не нуждаются однако в них всё же требуется корректировка момента впрыска топлива. Реверсивные двигатели также применялись на ранних тепловозах с механической передачей. Дизельный двигатель из-за особенностей рабочего процесса не предъявляет жёстких требований к испаряемости топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжёлые топлива, такие как мазут.
Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — топливо не успевает догореть в цилиндрах, для возгорания требуется время инициации. Высокая механическая напряжённость вынуждает использовать более массивные и более дорогие детали, что утяжеляет двигатель. Это снижает удельную мощность двигателя, что послужило причиной малого распространения дизельных двигателей в авиации только некоторые бомбардировщики Junkers , а также советские тяжёлые бомбардировщики Пе-8 и Ер-2 , оснащавшиеся авиационными двигателями АЧ и М конструкции А.
Чаромского и Т. На максимальных эксплуатационных режимах топливо не догорает, приводя к выбросу облаков сажи , и подачу топлива на больших оборотах приходится уменьшать механический или электронный корректор подачи.
Зато при низких оборотах дизельный двигатель может работать без дымления при большей цикловой подаче топлива.
Потому он выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине, а особенно ввиду более высокой экономичности в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями [15].
Например, в России в году почти все грузовики и автобусы были оснащены дизельными двигателями окончательный переход этого сегмента автотранспорта с бензиновых двигателей на дизельные планировалось завершить к году , а также планируется перевод легковых автомобилей на дизельные двигатели [11].
Это является преимуществом также и в двигателях морских судов , так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя , а более высокий теоретический КПД см. Цикл Карно даёт более высокую топливную эффективность. По сравнению с бензиновыми двигателями в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода СО , но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно.
Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах — это углеводороды НС или СН , оксиды окислы азота NO х [16] и сажа или её производные в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в России двигатели грузовиков и автобусов , которые часто являются старыми и неотрегулированными. Это связано с тем, что в дизельном двигателе степень сжатия воздуха можно доводить до больших величин по сравнению со степенью сжатия горючей смеси в бензиновых двигателях.
Таким образом, с отработанными газами в дизельном двигателе уходит меньше тепла. Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее то есть, сравнительно плохо испаряется и в замкнутом моторном отделении не образует большого количества легковоспламеняющихся паров — таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется искровая система зажигания.
Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого их применения на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за не являющихся редкостью утечек топлива.
По сравнению с танками с бензиновым мотором ниже и вероятность возгорания танка с дизельным двигателем при его поражении в боевых условиях, хотя это вовсе не означает полной устойчивости к пожару — более того, детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта [18] , в частности, у танков Т она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса [18].
С другой стороны, дизельный двигатель уступает карбюраторному в удельной мощности, а потому в ряде случаев высокая мощность при малом объёме моторного отделения более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата хотя это характерно для слишком уж лёгких боевых единиц.
Ввиду большей степени сжатия дизельный двигатель при пуске требует проворота коленвала с большим усилием, чем карбюраторный двигатель сходного литража.
Поэтому для его пуска необходимо использовать стартер большей мощности.
В то же время потребление чистого воздуха позволяет осуществить пуск подачей в цилиндры сжатого воздуха, что в ряде случаев даёт существенные преимущества перед пуском электростартером — нечувствительность системы к понижению внешней температуры, нетребовательность к материалам, в частности, система пуска сжатым воздухом вообще не имеет деталей из меди, не содержит опасных для здоровья технического персонала веществ, то есть едких щелочей и крепких кислот, а также ядовитых свинца, кадмия, дорогого серебра; она легче системы пуска с электростартером.
Явными недостатками дизельных двигателей являются помутнение и застывание запарафинивание летнего дизельного топлива при низких температурах. Также они крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой, топливная аппаратура дороже и существенно сложнее в ремонте, так как и форсунки [19] , и ТНВД являются прецизионными устройствами.
Ремонт дизельных двигателей вообще значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизельные моторы обладают более ровным и высоким крутящим моментом в своём рабочем диапазоне.
Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени двигателям бензиновым. Эта конструктивная особенность влечет за собой критическую требовательность мотора к качеству смазочных материалов. Этот элемент топливной системы предназначен для подачи строго отмеренной дозы горючего в точно рассчитанный момент времени. Появление электронного управления подачей топлива позволило организовать его двухступенчатую подачу неравномерными порциями.
При воспламенении первичной дозы повышается температура в камере, после чего в нее поступает основной «заряд» на этот цикл. Такая схема дала возможность исключить скачкообразное нарастание давления и снизить шум работы двигателя.
В зависимости от конструкции различают два типа распылителей. Сочетания турбины и системы Common Rail на сегодняшний день считается наиболее эффективным способом увеличения мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении токсичности его выхлопа.
Автомобл компан Jiangling Motors Co. Хорошо знакомы он россйскм автовладельцам. Малотоннажные грузовк шроко прменяются в коммерческой деятельност Дизельные Audi завоевали заслуженное признание во всем мире. Они экономичны и безопасны, хотя и прихотливы в техническом обслуживании. К особенностям этих автомобилей относится довольно широкий Атмосферный дизельный двигатель ЯМЗМ2 имеет рабочий объем 11,15 л, и мощность л. Соответствуют нормативам по экологии Евро Двигатели семейства ЯМЗ по выбросам вредных веществ относятся к дизельным двигателям экологического класса Евро Данный двигатель - лучшее решение для транспортных предприятий и Как происходит запуск дизельного двигателя?
Конструктивные особенности Схема дизельного двигателя в целом повторяет механизм бензинового силового агрегата с той разницей, что аналогичные детали значительно усиливаются с учетом более высоких нагрузок.
Типы камер сгорания В зависимости от их геометрии различают следующие виды камер сгорания. При этом процесс образования смеси может быть: Форкамерным предкамерным. Топливо под давлением поступает в предварительную камеру, соединенную с цилиндром несколькими каналами, где ударяется о ее стенки и таким образом смешивается с воздухом. После воспламенения смесь передается в основную камеру, где и дожигается полностью.
Необходимый для максимально быстрого истечения газов через каналы перепад давления между цилиндром и форкамерой возникает в момент хода поршня на сжатие и на расширение. В этом случае первичное возгорание смеси также производится в отдельной камере, имеющей сферическую геометрию.
В момент хода поршня на сжатие порция воздуха поступает в нее по соединительному каналу и интенсивно закручивается, образуя вихревой поток, за счет чего хорошо смешивается с горючим, поданным в определенный момент. Устройство топливной системы дизельного двигателя Принцип работы дизельного двигателя обуславливает важность подачи в камеру сгорания строго дозированной порции смеси в определенный момент времени и под четко рассчитанным давлением. Этот вариант насоса состоит из отдельных секций, по одной на цилиндр.
Как правило, блоки имеют рядную сборку. Каждая секция снабжена гильзой и плунжером, который приводится в движение мотором через кулачковый вал. Давление в подаваемом горючем зависит от частоты оборотов коленвала.
Специфика конструкции такого насоса обуславливает высокий уровень шума при его работе и сложность в соблюдении актуальных экологических норм.
