Дизельный двигатель
Дизельный двигатель является одним из двух наиболее распространенных типов поршневых двигателей, наряду с бензиновыми двигателями. двигателей Двигатели внутреннего сгорания. Запуск его работы основан на самовоспламенении смеси топлива и воздуха, которая впрыскивается в камеру сгорания под давлением.
Это нагревает топливо, которое затем самопроизвольно воспламеняется. В этом и заключается основное отличие. дизельного двигателя Оно не только является основной причиной всех конструктивных и эксплуатационных изменений в данном типе силового агрегата, но и оказывает непосредственное влияние на степень и частоту его использования. В данной статье приводится подробный обзор истории их создания и развития. дизельного двигателя Конструкция и принципы работы работы Описаны особенности устройства, его основные отличия и преимущества перед бензиновыми силовыми установками.
История создания и совершенствования
Первые научные разработки, касающиеся возможности воспламенения топлива в тепловых двигателях с помощью сжатого под высоким давлением топлива, появились в 20-30-х годах 19 века. Этот принцип был реализован на практике выдающимся немецким изобретателем и инженером Рудольфом Дизелем, который запатентовал свое изобретение в 1892 году. двигателя Оригинальная конструкция была названа двигателем Дизеля в честь своего создателя. Через три года этот документ был признан США. В течение нескольких лет Дизель подал еще несколько патентов на различные усовершенствования. дизельного двигателя .
Первый работоспособный агрегат был построен в конце 1896 года и практически сразу же испытан 28 января следующего года. Впервые использовалось растительное масло дизельные двигатели В качестве топлива использовалось растительное масло и легкие нефтепродукты. Силовые установки сразу же начали демонстрировать высокую производительность и были очень просты в эксплуатации. Однако в первые несколько лет после изобретения эти двигатели использовались в основном в крупных машинах. дизельные двигатели В основном они использовались в больших паровозах.
Два важных усовершенствования позволили расширить диапазон практического применения. дизельных Два основных усовершенствования были внесены в машины, используемые на практике: первое — использование парафина в качестве топлива, впервые примененного в 1898 году другим великим инженером того времени, шведом русского происхождения Рудольфом Нобелем; второе важное новшество — изобретение топливного насоса высокого давления ( ТНВД), который заменил компрессор, ранее использовавшийся для сжатия топлива.
В первом десятилетии 20-го века Роберт Бош внес значительный вклад в усовершенствование НАФ. Он изобрел и представил модель с интегрированным насосом и форсункой, что значительно уменьшило габаритные размеры. дизельного двигателя Это позволило устанавливать их сначала в общественном транспорте и на грузовиках, а в конце 1930-х годов они впервые были использованы в легковых автомобилях. Дальнейшие усовершенствования агрегата, особенно его специализированное использование дизельного Дальнейшие усовершенствования, особенно использование специального топлива, позволили агрегатам успешно конкурировать с бензиновыми двигателями и неуклонно увеличивали их долю на рынке.
Отличие от бензинового двигателя
Главное отличие дизельного двигателя Об отличиях от бензиновых двигателей говорилось выше. Это связано с отсутствием системы зажигания, в которой используется принцип самовоспламенения топливной смеси. Это связано с повышенным давлением и последующим нагревом топлива.Различия между двумя типами двигателей имеют несколько основных последствий.
Основные положительные. для дизельного двигателя Основные положительные моменты заключаются в следующем. Во-первых, отсутствие системы зажигания значительно упрощает конструкцию агрегата, что повышает надежность и долговечность. Во-вторых, воспламенение сжатого топлива обеспечивает более полное и эффективное сгорание, тем самым улучшая работу силовой установки и снижая вредные выбросы.
Основным недостатком вышеперечисленных отличий двигателей внутреннего сгорания являются более жесткие требования к прочности и конструкции клапанов и других составных дизельных компонентов. Это связано с тем, что они работают при больших нагрузках, связанных с повышенным давлением в топливной смеси.
Устройство
И дизельный Двигатели и бензиновые агрегаты — это поршневые двигатели внутреннего сгорания. двигателям Двигатели внутреннего сгорания имеют схожую конструкцию. Основные компоненты системы привода на дизельном топлива следующие.
1. блок цилиндров. Соответствующий костяк. двигателя . Используется для размещения всех систем и компонентов системы привода; имеет три основных параметра — количество цилиндров, расположение и способ охлаждения. Число цилиндров обычно находится в шкале, максимальное число — 16. Наиболее распространенными типами являются. двигатели 2, 4, 6 или 8 цилиндров.
Важным элементом этого узла является SO — так называемая головка цилиндра или головка блока цилиндров. Она создает замкнутое пространство, в котором топливная смесь сгорает непосредственно.
2. коронный комплекс. Основными целями этого блока являются двигателя — Движение поршня в возвратно-поступательной гильзе преобразуется в движение коленчатого вала, который является вращательным. Коленчатый вал, который соединяет подвижную часть с роликовым блоком и вращает вал, считается главной частью механизма.
Другой важной частью является маховик, который прикреплен к одному концу коленчатого вала. Его обязанность — передавать крутящий момент на другие части автомобиля. На другом конце коленчатого вала он крепится к шкивам и шестерне системы распределения топлива.
3. цилиндр и поршневая группа. Она включает в себя ролик или гильзу, поршень или поршни, шатун и поршневой палец. Она отвечает за процесс сгорания и последующую передачу полученной энергии для дальнейшего преобразования. Камера сгорания — это пространство в гильзе цилиндра, одна сторона которого ограничена головкой цилиндра и поршнем. Основными требованиями, предъявляемыми к поршневой группе цилиндра, являются дизельного двигателя — 3. водонепроницаемость, прочность и долговечность.
4. система распределения топлива. Ее работа заключается в своевременном направлении топлива в камеру сгорания и отводе продуктов сгорания из камеры сгорания. из двигателя продуктов сгорания топливно-воздушной смеси. В дизельном В основе системы лежат два насоса. Первый — низкого давления — отвечает за транспортировку топлива из топливной камеры в камеру сгорания. к двигателю .
Второй — высокого давления — работает несколько шире и заключается в определении правильного количества и времени впрыска топлива и обеспечении необходимого уровня давления в камере сгорания. Впрыск связан с тем, что представляет собой топливный насос высокого давления и на чем основан дизельного двигателя Ключевыми элементами системы впрыска являются топливный насос высокого давления и соединенные с ним форсунки, которые обеспечивают впечатляющие эксплуатационные и технические параметры.
5. система смазки. Она используется для снижения трения между отдельными узлами и деталями системы привода. В качестве смазочных материалов используются различные масла, а в особых случаях отдельных шестерен также непосредственно дизельное топливо. Система смазки оснащена масляным насосом, различными резервуарами и соединительными трубами.
6. система охлаждения. Основные функции данного элемента. дизельного двигателя Поддержание оптимального уровня температуры автомобиля во время эксплуатации. Это достигается двумя способами: нагнетанием воздуха или индукцией тепла от компонентов, способствующих нагреву, через систему охлаждения. двигателя Для охлаждения используется воздух или жидкость. В качестве последней обычно используется вода или антифриз.
7. дополнительные аксессуары — турбина и интеркулер. Турбокомпрессор или турбонагнетатель увеличивает давление в камере сгорания, тем самым повышая КПД двигателя . Интеркулеры предназначены для дополнительного и более эффективного охлаждения горячего воздушного потока, создаваемого во время работы. дизельного агрегата.
Еще одна важная часть всех современных дизельных двигателей, о которой стоит сказать особо дизельного двигателя — Электрооборудование и автоматика. Это различные устройства управления и контроля. над работой Этот блок обеспечивает важное преимущество, характерное для этих силовых агрегатов — высокую производительность.
Принцип работы
Дизельные двигатели Двигатели различают на двухтактные и четырехтактные. Подробно рассматривать первый вариант в современных условиях нет смысла, так как он используется крайне редко. Формальные принципы работы Традиционный четырехтактный двигателя Логически он включает в себя четыре основных этапа.
1 Введение. Коленчатый вал вращается в диапазоне от 0 до 180 градусов. Во время этого этапа воздух поступает в цилиндр.
2 Сжатие. Положение коленчатого вала изменяется от 180 до 360 градусов. Это заставляет плунжер двигаться в так называемой верхней мертвой точке (TDC), что увеличивает сжатие воздуха в цилиндре в 16-25 раз.
3. рабочий путь сопровождается расширением. Коленчатый вал проходит 360-540 градусов. Топливо впрыскивается в камеру сгорания через форсунку и воспламеняется при смешивании с воздухом. Это происходит непосредственно перед тем, как поршень достигает TDC.
4. выхлоп. Коленчатый вал завершает свое вращение и перемещается между 540 и 720 градусами. Еще одно движение поршня к верхней части цилиндра удаляет выхлопные газы из камеры сгорания. Затем круг начинается снова.
Основные разновидности
Основные параметры, используемые для сортировки дизельных двигателей Конструкция камеры сгорания. По этому параметру различают два основных типа камер сгорания, используемых на рассматриваемой электростанции
— Сегментированная камера сгорания. Топливо загружается в специальную камеру сгорания, называемую вихревой камерой, расположенную в головке цилиндра и соединенную с цилиндром через канал. Наличие этого дополнительного элемента позволяет повысить уровень впрыска, что положительно сказывается на мощности смеси.
— Лишние камеры сгорания. Более простая и, следовательно, более надежная конструкция. Топливо подается в пространство над поршнем, где топливо действует как камера сгорания, подаваясь непосредственно в нее. Это значительно снижает расход топлива. Это, наряду с надежностью, является основной причиной их широкого применения. дизельных двигателей .
Особенно популярны. дизельные Агрегаты с неразделенными камерами сгорания стали популярны после внедрения систем common rail. Их использование позволяет оптимизировать давление, количество и время впрыска топлива для последующего сгорания. В результате достигаются следующие основные преимущества двигателей Сегментированные по своей сути камеры сгорания, не имеющие недостатков.
Основные достоинства и недостатки
Широкое применение и успешная конкуренция дизельных двигателей Бензиновые двигатели обусловлены целым рядом впечатляющих преимуществ. Главными из них являются
— Эффективность, достигающая 40% и 50% в обычных агрегатах. на дизельных двигателях турбонаддув. Такие цены просто невозможны для агрегатов, работающих на бензине.
— Мощность . Крутящий момент . дизельного двигателя . Доступен на низких скоростях. Это гарантирует определенное быстрое ускорение автомобиля.
— Экологичность. Сгорание топлива под высоким давлением приводит к снижению выхлопа двигателя Выхлопные газы. Сегодня это одно из главных преимуществ дизельных двигателей.
— Надежность Средний срок службы обычных дизельных дизельного двигателей зачастую примерно в два-два раза меньше, чем у их бензиновых аналогов. Кроме того, отсутствие системы зажигания устраняет многие из обычных проблем двигателей традиционных бензиновых двигателей, таких как слабый блеск свечей зажигания и наводнение.
Среди присущих им недостатков. дизельному двигателю следует выделить прежде всего два: первый — это несколько более высокая стоимость автомобилей, оснащенных таким типом силовой установки. Разница в цене обычно составляет от 10 до 20 %.
Второй недостаток — необходимость значительных эксплуатационных расходов. Это объясняется серьезными требованиями к качеству конструкции и уровню технического обслуживания транспортных средств с дизельными двигателям. Однако обращение к надежному рынку для приобретения и последующего обслуживания, сборки и ремонта сводит к минимуму недостатки установки и оставляет в неприкосновенности ее впечатляющие преимущества.