Какво е дизел? Принципът на действие, устройството и техническите характеристики на дизеловия двигател

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-19 12:30

Дизеловите двигатели са много разпространени в леките автомобили. Много модели имат поне една опция в гамата от двигатели. И това без да се вземат предвид камионите, автобусите и строителната техника, където се използват навсякъде. След това разглеждаме какво е дизелов двигател, дизайн, принцип на работа, характеристики.

Определение

Този агрегат е бутален двигател с вътрешно горене, чиято работа се основава на самозапалването на пулверизирано гориво от нагряване или компресия.

Дизайн характеристики

Бензиновият двигател има същите конструктивни елементи като дизеловия двигател. Схемата на функциониране като цяло също е подобна. Разликата е в процесите на образуване на сместа въздух-гориво и нейното изгаряне. Освен това дизеловите двигатели са по-издръжливи части. Това се дължи на около два пъти по-високото съотношение на компресия на бензиновите двигатели (19-24 срещу 9-11).

Класификация

Според дизайна на горивната камера, дизеловите двигатели са разделени на опции с отделна горивна камера и с директно впръскване.

В първияВ този случай горивната камера се отделя от цилиндъра и се свързва с него чрез канал. При компресия въздухът, влизащ във вихровия тип камера, се усуква, което подобрява образуването на смес и самозапалването, което започва там и продължава в основната камера. Дизеловите двигатели от този тип преди бяха често срещани в леките автомобили поради факта, че се отличаваха с по-ниско ниво на шум и голям диапазон на оборотите от опциите, обсъдени по-долу.

При дизелови двигатели с директно впръскване, горивната камера е разположена в буталото, а горивото се подава в пространството над буталото. Този дизайн първоначално е бил използван за двигатели с ниска скорост с голям обем. Те се отличаваха с високо ниво на шум и вибрации и нисък разход на гориво. По-късно, с навлизането на електронно управлявани горивни помпи с високо налягане и оптимизирането на горивния процес, дизайнерите постигат стабилна работа в диапазон до 4500 об/мин. В допълнение, повишена ефективност, намалени нива на шум и вибрации. Сред мерките за намаляване на твърдостта на работата е многоетапно предварително инжектиране. Благодарение на това двигателите от този тип станаха широко разпространени през последните две десетилетия.

Според принципа на работа дизеловите двигатели се делят на четиритактови и двутактови, както и на бензинови двигатели. Техните характеристики са разгледани по-долу.

Принцип на действие

За да разберем какво представлява дизеловият двигател и какво определя неговите функционални характеристики, е необходимо да се разгледа принципът на работа. Горната класификация на буталните двигатели с вътрешно горене се основава на броя на ходовете, включени в работния цикъл, които се отличават с големината на ъгъла на въртене на коляновия вал.

Следователно работният цикъл на четиритактовите двигатели включва 4 фази.

• Прием. Възниква при завъртане на коляновия вал от 0 до 180°. В този случай въздухът преминава в цилиндъра през входния клапан, отворен при 345-355 °. В същото време, по време на въртене на коляновия вал с 10-15 °, изпускателният клапан се отваря, което се нарича припокриване.
• Компресия. Буталото, движещо се нагоре при 180-360°, компресира въздуха 16-25 пъти (коефициент на компресия) и всмукателният клапан се затваря в началото на хода (при 190-210°).
• Работен ход, разширение. Възниква при 360-540°. В началото на хода, докато буталото достигне горната мъртва точка, горивото се впръсква в горещия въздух и се запалва. Това е характеристика на дизеловите двигатели, която ги отличава от бензиновите двигатели, при които се получава напредване на запалването. Получените продукти от горенето изтласкват буталото надолу. В този случай времето за изгаряне на горивото е равно на времето на подаването му от дюзата и продължава не повече от продължителността на работния ход. Тоест по време на работния процес налягането на газа е постоянно, в резултат на което дизеловите двигатели развиват повече въртящ момент. Също така важна характеристика на такива двигатели е необходимостта от осигуряване на излишен въздух в цилиндъра, тъй като пламъкът заема малка част от горивната камера. Тоест, пропорцията на сместа въздух-гориво е различна.
• Освободете. При 540-720° на въртене на коляновия вал, изпускателният клапан е отворен и буталото се движи нагоре, за да измести изгорелите газове.

Двутактовият цикъл се характеризира със съкратени фази и единичен процес на газообмен в цилиндъра (продухване), протичащ между края на хода и началото на компресията. Когато буталото се движи надолу, продуктите от горенето се отстраняват през изпускателните клапани или прозорците (в стената на цилиндъра). По-късно входящите прозорци се отварят, за да влезе чист въздух. Когато буталото се издига, всички прозорци се затварят и компресията започва. Точно преди да се достигне TDC, горивото се впръсква и запалва, разширяването започва.

Поради трудното прочистване на вихровата камера, двутактовите двигатели се предлагат само с директно впръскване.

Ефективността на такива двигатели е 1,6-1,7 пъти по-висока от производителността на четиритактов тип дизелов двигател. Нарастването му се осигурява от двойно по-често изпълнение на работни ходове, но частично се намалява поради по-малкия им размер и издухване. Поради двойния брой удари, двутактовият цикъл е особено подходящ, ако е невъзможно да се увеличи скоростта.

Основният проблем при тези двигатели е прочистването поради кратката му продължителност, която не може да бъде компенсирана без намаляване на ефективността чрез скъсяване на хода. Освен това е невъзможно отделянето на отработения и свежия въздух, поради което част от последния се отстранява с отработените газове. Този проблем може да бъде решен чрез осигуряване на предварителни ауспуси. В този случай газовете започват да се отстраняват преди продухването и след затваряне на изхода цилиндърът се допълва с чист въздух.

Освен това, когапри използване на един цилиндър има трудности с синхрона на отваряне / затваряне на прозорци, поради което има двигатели (PDP), при които всеки цилиндър има две бутала, движещи се в една и съща равнина. Единият контролира всмукването, другият контролира изпускателната.

Според механизма на изпълнение, продухването се разделя на процепен (прозорец) и вентилно-прорезен. В първия случай прозорците служат както за вход, така и за изход. Вторият вариант включва използването им като всмукателни отвори, а клапанът в главата на цилиндъра служи като изход.

Обикновено двутактовите дизели се използват за тежки превозни средства като кораби, дизелови локомотиви, танкове.

Горивна система

Горивото оборудване на дизеловите двигатели е много по-сложно от това на бензиновите двигатели. Това се дължи на високите изисквания за точност на подаването на гориво по отношение на време, количество и налягане. Основните компоненти на горивната система - инжекционна помпа, инжектори, филтър.

Компютърно управлявана система за подаване на гориво (Common-Rail) е широко използвана. Тя го пръска на два изстрела. Първият от тях е малък, служещ за повишаване на температурата в горивната камера (предварително впръскване), което намалява шума и вибрациите. В допълнение, тази система увеличава въртящия момент при ниски скорости с 25%, намалява разхода на гориво с 20% и съдържанието на сажди в отработените газове.

Турбокомпресор

Турбините се използват широко при дизелови двигатели. Това се дължи на по-високото (1,5-2) пъти налягането на отработените газове, коетозавъртете турбината, което избягва турбо забавяне, като осигурява усилване от по-ниски обороти.

Студен старт

Можете да намерите много отзиви, че дизелът не стартира при ниски температури. Трудността при стартиране на такива двигатели в студени условия се дължи на факта, че това изисква повече енергия. За да се улесни процеса, те са оборудвани с предварителен нагревател. Това устройство е представено от подгревни свещи, поставени в горивните камери, които при включване на запалването загряват въздуха в тях и работят още 15-25 секунди след стартиране, за да осигурят стабилността на студения двигател. Благодарение на това дизеловите двигатели се стартират при температури от -30 … -25 ° С.

Сервизни функции

За да осигурите издръжливост при работа, трябва да знаете какво представлява дизеловият двигател и как да го поддържате. Сравнително ниското разпространение на разглежданите двигатели в сравнение с бензиновите се обяснява, наред с други неща, с по-сложна поддръжка.

На първо място, това се отнася до горивната система с висока сложност. Поради това дизеловите двигатели са изключително чувствителни към съдържанието на вода и механични частици в горивото и ремонтът му е по-скъп, както и двигателят като цяло, в сравнение с бензина на същото ниво.

В случай на турбина изискванията за качеството на моторното масло също са високи. Ресурсът му обикновено е 150 хиляди км, а цената е висока.

Във всеки случай дизеловите двигатели трябва да се сменят маслото по-често от бензиновите двигатели (2 пъти според европейските стандарти).

Както бешеотбеляза, че тези двигатели имат проблеми със студен старт, когато дизелът не стартира при ниски температури. В някои случаи това е причинено от използването на неправилно гориво (в зависимост от сезона при такива двигатели се използват различни марки, тъй като лятото горивото замръзва при ниски температури).

Изпълнение

Освен това много хора не харесват такива качества на дизеловите двигатели като по-ниска мощност и обхват на работни скорости, по-високи нива на шум и вибрации.

Бензиновият двигател обикновено превъзхожда подобен дизелов двигател по отношение на производителността, включително литров обем. Моторът от въпросния тип в същото време има по-висока и равномерна крива на въртящия момент. По-високият коефициент на компресия, който осигурява повече въртящ момент, принуждава използването на по-здрави части. Тъй като те са по-тежки, мощността е намалена. В допълнение, това се отразява на масата на двигателя, а оттам и на автомобила.

Малкият диапазон на работните скорости се дължи на по-дългото запалване на горивото, в резултат на което то няма време да изгори при високи скорости.

Повишените нива на шум и вибрации причиняват рязко повишаване на налягането в цилиндъра по време на запалване.

Основните предимства на дизеловите двигатели се считат за по-високо сцепление, ефективност и екологичност.

Сцеплението, тоест висок въртящ момент при ниски скорости, се обяснява с изгарянето на горивото при впръскването му. Това осигурява по-голяма отзивчивост и улеснява ефективното използване на мощността.

Икономиката се движи и от дветениска консумация и фактът, че дизеловото гориво е по-евтино. Освен това е възможно да се използват нискокачествени тежки масла поради липсата на строги изисквания за летливост. И колкото по-тежко е горивото, толкова по-висока е ефективността на двигателя. И накрая, дизелите работят на бедни смеси в сравнение с бензиновите двигатели и при висока степен на компресия. Последният осигурява по-малко топлинни загуби с отработените газове, тоест по-голяма ефективност. Всички тези мерки намаляват разхода на гориво. Благодарение на това дизелът го харчи с 30-40% по-малко.

Екологичността на дизеловите двигатели се обяснява с факта, че техните изгорели газове имат по-ниско съдържание на въглероден окис. Това се постига чрез използване на сложни системи за почистване, благодарение на които бензиновият двигател вече отговаря на същите екологични стандарти като дизеловия двигател. Този тип двигател преди беше значително по-нисък от бензина в това отношение.

Заявление

Както става ясно от това какво е дизелов двигател и какви са неговите характеристики, такива двигатели са най-подходящи за случаите, когато е необходимо високо сцепление при ниски обороти. Затова те са оборудвани с почти всички автобуси, камиони и строителна техника. Що се отнася до частните превозни средства, сред тях такива параметри са най-важни за SUV. Поради високата ефективност, градските модели също са оборудвани с тези двигатели. Освен това те са по-удобни за управление в такива условия. Дизелови тестове свидетелстват за това.