Дизельные двигатели
Содержание
- Сгорание горючего в дизельном двигателе
- Разновидности дизельных двигателей
- Турбонаддув дизелей
- минусы и Плюсы дизелей
Французский ученый С. Карно в 1824 году создал базы термодинамики. В данной работе он, в числе многого другого, утверждал, что вынудить тепловую машину трудиться самый экономично возможно, доводя рабочее тело до температуры вспышки горючего сжатием.
Практически он сформулировал принцип, на котором трудятся дизельные двигатели. Оставалось лишь забрать и сделать таковой двигатель.
Но этого было нужно ожидать еще пара десятков лет.
В 1892 году германский инженер Рудольф Дизель приобретает патент на первый двигатель (продемонстрирован на рисунке), трудящийся на сжатии воздуха до температуры вспышки. В 1987 году первый «дизель-мотор» (так немцы именуют двигатель с воспламенением от сжатия) получил и доказал собственную эффективность.
По сравнению с «отто-мотором» (бензиновый двигатель со свечами зажигания) новый двигатель был более тяжелым и сначала не внушал громадного энтузиазма. Но лишь сначала.
Устройство дизельного двигателя первых образцов включало воздушный компрессор для впрыскивания горючего.
Сам Дизель сначала предполагал применить совсем уж экзотический вариант: угольная пыль. Смесь угольной пыли и воздуха, само собой разумеется, способна трудиться в двигателе, но за какое количество часов абразивные частицы съедят кольца, поршни, тарелки и седла клапанов, об этом как-то не поразмыслили.
Да и саму угольную пыль взять не так легко.
Из-за тяжелого компрессора двигатель выяснялось нереально применить на наземном транспорте. Но в работе он расходовал так мало горючего и работа его была такой устойчивой, что отказаться от него было уже нереально.
Расчеты показывали, что от двигателя возможно ожидать намного большую мощность, в случае если решить проблему с подачей горючего.
У инженеров появилась мысль заменить компрессор плунжерным насосом. Качать горючее в жидком виде было очень выгодно, на это уходит значительно меньше энергии, а насос возможно сделать совсем маленьким. Но, изготовить плунжерную несколько было не так легко.
Дело в особенной точности изготовления — расстояние между подробностями образовывает 2-3 микрона.
Все же дизелям нашлась работа. В первый раз они были установлены на германских подводных лодках еще при кайзере Вильгельме. (Быть может, с этим именно связано чёрная история исчезновения самого изобретателя, утонувшего в Ла-Манше по дороге в Англию.)
В 1920 году Роберт Бош наконец, приобретает качественный плунжерный насос. В цилиндры двигателя обучились подавать больше топлива.
Сейчас обороты дизельного двигателя и его удельная мощность, становятся достаточными для установки на автотранспорте. Вместе с насосом Бош разрабатывает и весьма успешную форсунку для горючего.
Сгорание горючего в дизельном двигателе
Несложнее всего осознать, как трудится дизельный двигатель, в случае если взглянуть на сгорание горючего в нем. В дизелях употребляется тяжелое горючее.
Это указывает, что двигатель внутреннего сгорания для того чтобы типа может трудиться на керосине (известном как солярка), мазуте, сырой нефти, и кроме того на некоторых растительных маслах.
Все эти виды горючего более калорийны, чем бензин. Так что, рабочая температура дизельного двигателя заметно выше, чем у бензинового.
Но тяжелые виды горючего горят хуже, чем бензин, медленнее и тяжело поджигаются. Для их воспламенения требуется громадная степень сжатия, воздушно-топливная смесь обязана нагреваться до 700-800°С.
Вязкость любого из дизельных видов горючего, кроме того в подогретом состоянии, выше бензиновой, а распылять его нужно до небольшого состояния, в особенности в быстроходных дизелях. Еще экспериментальный двигатель Дизеля действующий при впрыске горючего под давлением не меньше 50 бар (атм), а практический двигатель требует 100-200 бар.
Но, у тяжелых калорийных горючих имеется собственный преимущество перед бензином. Давление в цилиндре дизеля фактически неизменно на всем такте расширения, исходя из этого крутящий момент у них очень велик и стабилен.
Благодаря постоянному давлению, угол опережения зажигания кроме этого остается постоянным и регулировки не требует. Ресурс дизельного двигателя больше, чем у бензинового.
Имеется области, где дизель фактически незаменим, к примеру в сельскохозяйственном тракторе.
Разновидности дизельных двигателей
Принцип действия дизельного двигателя для всех из них однообразен: сперва производится сжатие свежего заряда рабочего тела (воздуха), после этого впрыскивается горючее. От большой температуры смесь воспламеняется и сгорает, поднимая давление.
Под его действием поршень двигается обратно и в нижней точке выпускной клапан цилиндра раскрывается, производя отработанный газ. В главном, это углекислый газ, дизельные двигатели экологически чище бензиновых.
Камеры сгорания дизелей смогут выполняться конкретно в днище поршня — в том месте делается углубление особенной формы — либо в последовательности случаев применяют предкамеры (либо форкамеры, как это говорят на отчизне двигателя). Первый вариант — самый экономичный, второй считался оптимальным в прошлые годы.
на данный момент, в то время, когда экономичность, во многих случаях, считается решающей, от предкамерных вариантов опять отказываются.
Рабочий процесс в дизеле может протекать, как и в бензиновом двигателе, в два либо четыре такта. Большинство дизелей — четырехтактные.
Двухтактные несложнее реверсировать, исходя из этого они распространены на морских судах, где используется твёрдая сообщение с гребным валом. Камеры сгорания в двухтактных дизелях не разделяются из-за очевидных неприятностей с продувкой форкамеры.
Конструкция дизельного двигателя зависит от его назначения и мощности. самые мощные двигатели, используемые на судах и некоторых электростанциях, имеют крейцкопф — устройство для понижения боковых сил на поршень.
Все замечательные дизели имеют сложно устроенное дно, вследствие того что подвергаются большой температуре.
Часть, обращенная в цилиндр, делается металлической, а другая часть поршня (юбка) — алюминиевой. Помимо этого, в поршне сделаны канавки для совокупности масляного охлаждения.
Типы дизельных двигателей различаются и по размещению цилиндров. Не редкость рядовое, V-образное и кроме того такое, при котором цилиндры находятся с разворотом на 180 градусов. Это зависит от тех условий, каковые имеются на месте установки двигателя.
К примеру, на современном грузовике либо автобусе, вероятнее, будет применен двухрядный дизель, установленный под полом кабины водителя. Как устроен дизельный двигатель, будет зависеть и от наличия наддува.
Турбонаддув дизелей
Мощность дизельного двигателя, без повышения расхода горючего, возможно повысить при помощи турбокомпрессора. Тогда возможно применять еще хороший кусочек диаграммы цикла Карно.
Эксплуатация дизельного двигателя с турбокомпрессором имеет то преимущество, что применяя энергию выхлопных газов возможно раскрутить турбину, и на том же валу установить другую турбину — компрессор.
Данный компрессор будет нагнетать воздушное пространство, поступающий через впускной коллектор, увеличится заряд воздуха в цилиндрах, и, так, мощность двигателя заметно возрастет. (Работу таких двигателей легко определить по характерному свисту в момент раскручивания турбины.)
минусы и Плюсы дизелей
Преимущества дизельного двигателя — это большой и постоянный крутящий момент в сочетании с высокой экологичностью выхлопных газов (это относится, действительно, лишь к современным двигателям). Кроме этого вне конкуренции их большой КПД, самый большой среди ДВС.
Известны дизели (MAN) дающие более чем 50%, (что считалось «теоретическим» максимумом). В том месте использован максимум всех современных достижений.
Экономичность достигает до 40%, в случае если совершить сравнение с бензиновыми.
Неприятности дизельных двигателей, а без них техники не не редкость, заключаются в тяжелом пуске, из-за высокой степени сжатия (до 25 в современных двигателях), на машинах приходится ставить аккумулятор и мощный стартер. Громадная точность изготовления подробностей насосов форсунок и высокого давления затрудняет обслуживание.
Дизели очень чувствительны к механическим загрязнениям горючего, для очистки которого приходится использовать кроме того центрифугу в составе топливной аппаратуры. При равном количестве в литрах, дизельный двигатель уступает бензиновому по мощности, при равной мощности дизель тяжелее.
Дизельный двигатель требует более качественных сплавов для собственного изготовления и заметно дороже бензинового.
И все же, сравнивая преимущества и недочёты дизельного двигателя, возможно сделать выбор в пользу дизеля. Особенно этому содействует технический прогресс в области электроники и блоков управления двигателями.
Совокупность «неспециализированная магистраль» (common rail) и электромагнитные форсунки разрешает очень сильно упростить ТВНД, а блок управления доводит экономию горючего до максимума, потому, что трудится на любых переходных режимах и успевает все отследить.
