Как работает дизельный движок

Многие люди могут отличить дизельный двигатель по его шуму пои работе и по соответствующему дымлению из выхлопной трубы. Но спросите их о причине такового стука либо дымления, и не каждый сумеет дать четкий ответ. Совместно с тем, первым шагом в диагностике дефектов является осознание принципов его работы.

Дизельные движки очень похожи по конструкции на бензиновые движки и также работают по двух- либо четырехтактному циклу. Но тогда как 2-тактные бензиновые движки употребляются в главном на маленьких и легких агрегатах, таких как мопеды, бензопилы, маленькие моторные лодки, двухтактные дизели употребляются фактически только для очень огромных низкооборотных агрегатов, таких как судовые движки

Всасывание воспламенение

Основное отличие дизельного мотора от бензинового заключается в методе подачи топливовоздушной консистенции в цилиндр и методе ее воспламенения. В двигателе внутреннего сгорания горючее смешивается с всасываемым воздухом до попадания в цилиндр, получаемая смесь поджигается в нужный момент свечой зажигания. На всех режимах, кроме режима на сто процентов открытой дроссельной заслонки, дроссельная заслонка ограничивает воздушный поток, и заполнение цилиндров происходит не на сто процентов.

В дизеле воздух подается в цилиндр раздельно от горючего и потом сжимается. Из-за высочайшей степени сжатия в дизеле (обычно 20:1), воздух от сжатия греется до температуры выше 700°С.
Вы сможете быть удивлены тем, что обычная операция сжатия воздуха может очень разогреть его, но для хоть какого велосипедиста нет ничего необыкновенного в том, что сжатый воздух разогревается, что просто найти, пощупав велосипедный насос после накачки шины.

Вернемся к дизельному движку. Когда поршень подымается в верхнюю мертвую точку (конец такта сжатия), горючее под очень высочайшим давлением впрыскивается в камеру сгорания в распыленном до мелких частиц состоянии. Горючее смешивается с воздухом, и, потому что температура воздуха очень высочайшая, происходит сгорание топливовоздушной консистенции. При сгорании смесь выделяет энергию, которая движет поршень вниз (рабочий ход).
При понижении температуры воздуха текучесть дизельного горючего усугубляется из-за образования парафина. Из-за этого дизельное горючее становится густым и забивает топливный фильтр. По этой причине фирмы-производители дизельного горючего добавляют в него зимой особые присадки, которые увеличивают текучесть горючего и гарантируют надежный пуск до температуры минус 22°С
Если при внезапном похолодании (ниже -10°С) в баке находится летнее горючее, то необходимо добавить в бак специальную разжижающую присадку, следуя инструкциям ее производителя.
При запуске мотора в прохладную погоду температура сжатого воздуха в цилиндре возможно окажется недостаточной для воспламенения горючего. Решить эту делему помогает система подготовительного накала (обогрева). Движки могут быть
обустроены автоматической системой подготовительного обогрева, в какой применены электронные накальные свечки, подогревающие воздух в камерах сгорания конкретно до пуска мотора и во время его.
В большинстве дизелей не применяется дроссельная заслонка во впускном коллекторе. Исключение составляют движки, в каких применяется пневматический регулятор, работа которого находится в зависимости от разрежения во впускном коллекторе. Также изредка дроссельная заслонка употребляется для сотворения разрежения, нужного для работы усилителя тормозов (обычно для этой цели употребляется отдельный вакуумный насос).
Не считая исключения свеч зажигания, дизельный двигатель имеет и другие достоинства. Самое огромное из их заключается в том, что из-за сжатия поступающего воздуха в еще большей степени, чем в двигателе внутреннего сгорания (обычная степень сжатия составляет около 14:1 на огромных движках и около 24:1 на маленьких современных движках) дизель является более термически действенным движком. Это означает, что он выдает огромную мощность от данного количества горючего. Результатом является последующее: автомобиль с дизельным движком пройдет на данном количестве горючего большее расстояние, чем таковой же автомобиль с двигателем внутреннего сгорания такого же рабочего объема.

История дизельного мотора

В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономного теплового мотора», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах существенно улучшает свою эффективность. Хотя Дизель и был первым, который запатентовал таковой двигатель с воспламенением от сжатия, инженер по имени Экройд Стюарт высказывал ранее похожие идеи. Он предложил двигатель, в каком воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а потом нагнетался (в конце такта сжатия) в емкость, в которую впрыскивалось горючее. Для пуска мотора емкость грелась лампой снаружи, и после пуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода тепла снаружи.

Экройд Стюарт не рассматривал достоинства работы от высочайшей степени сжатия, он просто экспериментировал с способностями исключения из мотора свеч зажигания, т.е. он не направил внимания на самое огромное преимущество — топливную эффективность. Может, это и было предпосылкой того, что употребляется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» либо просто «дизель», т.к. теория Рудольфа Дизеля стала основой для сотворения современных движков с воспламенением от сжатия.
В предстоящем около 20 — 30 лет такие движки обширно применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, но существовавшие тогда системы впрыска горючего не позволяли использовать дизели в высоко-оборотистых агрегатах. Маленькая скорость вращения, значимый вес воздушного компрессора, нужного для работы системы впрыска горючего сделали неосуществимым применение первых дизелей на автотранспорте.

В 20-е годы XX века германский инженер Роберт Бош усовершенствовал интегрированный топливный насос высочайшего давления, устройство, которое обширно применяется и в наше время. Внедрение гидравлической системы для нагнетания и впрыска горючего позволило отрешиться от отдельного воздушного компрессора и сделало вероятным предстоящее ускорение вращения. Нужный в таком виде оборотистый дизель стал воспользоваться все большей популярностью как агрегат для вспомогательного и публичного транспорта, но резоны в пользу движков с электронным зажиганием (обычный механизм работы, легкость и маленькая стоимость производства) позволяли им воспользоваться огромным спросом для установки на пассажирских и маленьких грузовых автомобилях,
В 50-60-е годы дизель устанавливается в огромных количествах на грузовые авто и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на горючее, на него обращают суровое внимание мировые производители дешевых малеханьких пассажирских автомобилей.

В последующие годы происходит рост популярности дизеля на легковых и грузовых автомобилях, не только лишь из-за экономичности и долговечности дизеля, но также из-за наименьшей токсичности выбросов в атмосферу.
Все ведущие европейские производители автомобилей в текущее время предлагают как минимум по одной модели с дизельным движком.

Как работает дизель

При первом такте (такт впуска, поршень идет вниз) свежайшая порция воздуха втягивается в цилиндр через открытый впускной клапан.

При втором такте (такт сжатия, поршень идет ввысь) впускной и выпускной клапаны закрыты, и воздух сжимается в объеме приблизительно в 17 раз (от 14:1 до 24:1), т.е. объем становится меньше в 17 раз по сопоставлению с общим объемом цилиндра, и воздух становится очень жарким.

Конкретно до третьего такта (такт рабочего хода, поршень идет вниз) горючее впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсунки. При впрыске горючее распыляется на маленькие частички, которые умеренно перемешиваются со сжатым воздухом для сотворения самовоспламеняемой консистенции. Энергия высвобождается при сгорании, когда поршень начинает свое движение в такте рабочего хода. Впрыск длится, что вызывает поддержание неизменного давления сгораемого горючего на поршень.

Выпускной клапан раскрывается, когда начинается 4-ый такт (такт выпуска, поршень идет ввысь), и выхлопные газы проходят через выпускной клапан.

Достоинства и недочеты дизельных движков

Двигатель внутреннего сгорания является достаточно неэффективным и способен преобразовывать всего только около 26% энергии горючего в полезную работу. Дизельный двигатель, но, обычно имеет топливную эффективность (КПД) в 36%. Дизельное горючее, обычно, дешевле.

Исключение электронной системы зажигания является естественным преимуществом для всех типов движков, на лодках либо на строительной технике возрастает надежность, также меньше уровень ядовитых выбросов в выхлопных газах, что даже более принципиально. Дизельный двигатель также выдает высочайший вращающий момент в широком спектре оборотов, что делает автомобиль с дизельным движком более «гибким» в движении, чем таковой же автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Это является преимуществом также и в движках морских судов, потому что высочайший вращающий момент при низких оборотах делает более легким действенное внедрение мощности мотора.

Есть и другие достоинства. Выхлопные газы дизельного мотора являются относительно «незапятнанными» по сопоставлению с выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания. Окись углерода (СО) фактически отсутствует в выхлопных газах дизеля, потому ядовитыми газами, которые находятся в приметных количествах, являются углеводороды (НС либо СН) (на рисунке не показаны), окислы азота (NОх) и сажа (либо ее производные) в форме темного дыма. Они могут привести к астме и раку легких, больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые нередко являются старенькыми и не отрегулированными.

Концентрация СО2 может быть уменьшена при помощи системы рециркуляции выхлопных газов (ЕСК). Эта система отбирает некое количество выхлопных газов из выпускного коллектора (7) через трубопровод (5) во впускной коллектор (1). Процесс контролируется клапаном (2), и благодаря уменьшению температуры сгорания концентрация СОх миниатюризируется).
Для существенного сокращения выбросов углеводородов и СО употребляются каталитические преобразователи (катализаторы} окислительного типа. Что касается остающейся серы, улучшения в системе впрыска горючего и а процессе сгорания в купе с отделителями частиц выпускной системы значительно уменьшают ее выбросы. Высококачественное сервис дизельных движков помогает свести темный дым к минимуму.

Другим принципиальным нюансом, касающимся безопасности, будет то, что дизельное горючее нелетучее (т.е. просто не испаряется) и, таким макаром, возможность возгорания у дизельных движков намного меньше, тем паче что в их не употребляется система зажигания.
Естественно, есть и недочеты, посреди которых соответствующий стук дизельного мотора при его работе и маслянистое горючее. Но они замечаются в главном обладателями автомобилей с дизельными движками, а для постороннего человека фактически не неприметны.

Основная конструкция дизельного мотора подобна конструкции двигателя внутреннего сгорания, что можно осознать из рисунка. Но однообразные детали у дизеля обычно тяжелее и поболее устойчивы к более высочайшим давлениям сжатия, имеющим место у дизеля.
Головки поршней, но, специально разработаны под особенности сгорания в дизельных движках и нередко (но не всегда) под завышенную степень сжатия и головки поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в высочайшей точке собственного хода. В почти всех случаях головки поршней содержат внутри себя камеру сгорания

Как работает дизельный двигатель
Дизельный двигатель

1 — вал коромысел;
2 — опора внешнего подшипника;
3 — водяной насос с
корпусом термостата;
4 — распределительный вал;
5 — промежная пластинка
крышки привода газораспределительного механизма (ГРМ);
6 — цепь привода
ГРМ;
7 — крышка привода ГРМ;
8 — установочный фланец шестерни топливного насоса высочайшего давления (ТНВД);
9 — болт опоры внешнего подшипника;
10 — форсунка с распылителем;
11 — крепление масляного фильтра с
масляным радиатором;
12 — игловатый и роликовый подшипник коленчатого
вала;
13 — масляный насос с маслозаборником.

Степень сжатия — это отношение объема X над поршнем, когда он находится в нижней точке собственного хода либо нижней мертвой точке (НМТ) к объему У, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ).
Поршни, применяемые на дизельных движках маленького объема, практически всегда сконструированы так, чтоб они выступали над верхней плоскостью блока цилиндров, когда он находится в ВМТ. Когда двигатель собран, величину выступания необходимо проверить и верно установить, если она не укладывается в допуски завода-производителя. Величина выступания поршня очень принципиальна для обеспечения правильной степени сжатия, в то же время обеспечивая, чтоб клапаны не соприкасались с головками поршней. Эта высота выступания определяется методом проворачивания мотора от руки, неспешного подвода к ВМТ и измерения высоты при помощи особых измерительных устройств. На неких движках маленького объема имеется набор прокладок различной толщины. В неких случаях на краях прокладок имеются насечки, чтоб легче было найти толщину прокладки. Соответственная толщина прокладки подбирается для обеспечения правильного выступания над верхней плоскостью прокладки при установке, а не над плоскостью блока цилиндров. Руководствуйтесь аннотацией к определенному движку для правильной идентификации толщины прокладки.
Для других движков можно подбирать поршни. Потом для правильной установки необходимо поменять высоту поршней и подобрать поршни подходящего размера, чтоб обеспечить правильное их выступание. В других случаях, в особенности на старенькых движках огромного объема, головки поршней можно обработать механически, если выступание очень огромное (хотя это можно сделать не всегда, в особенности если поршни низкие либо это не допускается фирмой-производителем)

Механизм привода клапанов также обыденный, так же как и привод распредвала с тем различием, что распредвал приводит в движение и топливный насос высочайшего давления (ТНВД) на неких движках. Привод обычно осуществляется зубчатыми ремнями, цепями либо шестернями.

ТНВД приводится в движение промежной шестерней, которая обычно приводит в действие также и распредвал.
Главные различия меж дизельными и бензиновыми движками состоят в системе подачи воздуха, которая не имеет дроссельной заслонки в конструкции камер сгорания и наличии ТНВД либо насосов-форсунок на месте распределителя зажигания и карбюратора либо системы впрыска бензина. В обычных бензиновых движках с впрыском горючего бензин впрыскивается во впускной коллектор при низком давлении и смешивается с воздухом перед попаданием в цилиндры. В дизельных движках (и в неких современных бензиновых) горючее впрыскивается под очень огромным давлением конкретно в цилиндры.
Большая часть дизельных движков относятся к типу с конкретным впрыском (с неразделенной камерой сгорания). Они имеют относительно ординарную плоскую головку блока цилиндров с камерой сгорания, образуемой в головке поршня — отметим принципиальный вихрь, образуемый в поступающем воздухе благодаря конструкции впускного канала. Такие движки лучше заводятся и работают более экономно, но издают больше шума и вибрации при работе и не обеспечивают полное сгорание, что приводит к черному дыму из выхлопной трубы. Движки с конкретным впрыском всегда употребляют форсунки с распылителями со многими отверстиями, чтоб содействовать рассредотачиванию горючего во всем объеме камеры сгорания.

Из-за того, что дизели всегда соперничали с бензиновыми движками, большая часть авто дизелей обычно имели тип с предкамерным впрыском, в каком сгорание начинается в подготовительной камере (предкамере).

Снова отметим завихрение сжатого поступающего воздуха в предкамере. Предкамера, одна для каждого цилиндра, находится снутри головки блока цилиндров, и форсунка заходит в нее. Такие движки не дают такую экономию горючего, как у движков с конкретным впрыском, и они сложнее заводятся в прохладном состоянии. Но они работают тише и мягче, что является нужным условием для дизельного авто мотора.

В попытках заслуги наилучших результатов в обеих областях последним достижением является система впрыска «коммон-рэйл», которая почти во всем отличается от других систем конкретного впрыска горючего. Тогда как обыденные системы развивают давление для каждой форсунки всякий раз поновой, у новейшей системы давление горючего поддерживается в общей топливной рейке и распределяется по форсункам. Электрическая система управления движком регулирует высочайшее давление до 1350 бар (кгс/см2) независимо от последовательности впрыска в согласовании с числом оборотов и нагрузкой мотора.

Форсунки, которые обустроены особыми соленоидными клапанами, по мере надобности также могут управляться разным образом.
Вместе с высочайшим давлением впрыска, которое также находится на низких оборотах, переменный управляемый (изменяемый) процесс впрыска обеспечивает усовершенствованную карбюрацию горючего в цилиндрах. Результатом будет усовершенствованная топливная эффективность и пониженный уровень токсичности выхлопных газов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *