Доклад на тему Дизельный двигатель (сообщение 8 класс)

Рудольф Дизель, немецкий инженер, стал знаменитым на весь мир благодаря изобретению дизельного двигателя. Это двигатель внутреннего сгорания, которому изобретатель посвятил всю свою жизнь. Это изобретение оказало огромное влияние, как на науку, так и на жизнь простых людей.

Патент на двигатель был получен в 1893 году, но идея создать двигатель, обладающий большим КПД, чем популярные тогда паровые машины пришла Дизелю еще в студенческие годы, когда он проходил обучение в Баварском Политехническом институте.

Изобретателем была выведена зависимость – при увеличении степени сжатия растет производительность механизма. Первый надежно работающий образец четырехтактового двигателя был сконструирован в 1897 году, ему предшествовали неудачные образцы, выходившие из строя от сильного сжатия горючей смеси.

По какому принципу работает дизельный мотор?

Первый такт – такт впуска. Открывается впускной клапан, в цилиндр начинает поступать воздух. Перемещением поршня создается разряжение в камере сгорания, что помогает воздуху втягиваться в цилиндр.

Второй такт – сжатие. Клапаны закрываются, поршень двигается к верхней точке цилиндра. Поступивший во время первого такта воздух сжимается, увеличивается его давление и температура. Через форсунки впрыскивается дизельное топливо, когда поршень близок к своему верхнему положению. Из-за контакта с горячим воздухом происходит воспламенения смеси топлива.

Третий такт – рабочий ход. Из-за сгорания топлива возрастает давление, которое перемещает поршень к нижней точке цилиндра, это является движущей силой мотора.

Четвертый такт – выпуск. Через клапан выпуска из камеры сгорания удаляются отработанные газы. Поршень вновь движется вверх, ”выталкивая” выхлопные газы.

За тактом выпуска опять следует такт впуска, и так по кругу.

В настоящее время существует огромное количество вариантов дизельных двигателей, но их основная особенность – впрыскивание топлива. Разнятся материалы, из которых сделан двигатель, используемые им виды топлива, но принцип работы остается одним и тем же.

Основное преимущество дизельного двигателя перед бензиновым заключается в его экономичности – вместо сжигания жидкого топлива происходит воспламенение топливной смеси, это позволяет сильно экономить на топливе. Также, дизельные моторы более надежные, из-за того, что в них отсутствует система зажигания, работающая от высокого напряжения.

Картинка к сообщению Дизельный двигатель

Популярные сегодня темы

Древние греки оставили человечеству невероятное культурное наследие. Они создали не только различные литературные жанры, сложные философские системы, но и возводили красивейшие здания, города

Язык является одним из важнейших органов чувств у человека, который позволяет распознать вкус различных предметов и позволяет осознать человеку, съедобен ли тот или иной продукт.

Что такое лед? Если сказать просто — это вода в замерзшем состоянии. Лед без запаха, вкуса, на вид напоминает стекло. Прозрачный, но, если его много, имеет голубой оттенок. Наощупь холодный,

Одно из самых загадочных всемирно известных построений древних лет, которое, по мнению многих историков, скульпторов, архитекторов, обладает душой, считается Собор Парижской Богоматери. Этот

Многие садоводы и обычные люди часто сталкиваются с насекомыми, но часто путают шмеля, осу и пчелу между собой. Но они различаются между собой, хот я и имеют ряд схожих черт. Прежде всего гла

Сергей Герасимов – любил рисовать с детства. Он усердно учился и получил хорошее образование в Московских художественных училищах.

Доклад Дизельный двигательпо физике 8 класс

Изобретатель Рудольф Дизель известен миру только одним творением – двигателем внутреннего сгорания, который, в честь своего создателя, так же называют дизельным двигателем. Своему творению гений посвятил всю жизнь. Его изобретение способствовало развитию многих отраслей науки, машиностроения, а также многократно повысило экономику страны.

Мысль о создании механизма, обладающего большим КПД относительно самой производительной в те времена паровой машины, зародилась у Дизеля еще в студенческие времена, во время его обучения в Мюнхенской высшей политехнической школе. Но до получения патента на изобретение в 1893 году, у молодого человека уйдут годы плодотворной работы.

Сконструирован четырехтактный двигатель был в 1897 году. Многократные опыты предшествовали великому открытию: Дизель вывел закономерность – чем выше степень сжатия горючей смеси, тем выше будет производительность механизма. Но первые образцы изобретения потерпели крах. От сильного сжатия, смесь перегревалась и вспыхивала раньше, аппарат выходил из строя. Изобретатель нашел выход из этой ситуации, заменив топливо чистым воздухом.

Каков же принцип работы, сконструированного Дизелем четырехтактного двигателя?

Первый такт работы называет впуском. Название говорит само за себя – поршень двигателя опускается вниз и в цилиндр через специально предназначенный клапан поступает воздух.

После этого следует второй такт – сжатие. На этом этапе работы двигателя все клапаны закрываются (создается закрытое пространство) и поршень движется вверх. Таким образом, воздух, поступивший в цилиндр в ходе первого такта, сильно сжимается в объеме и, по законам физики, нагревается. Настает время для впрыскивания горючей смеси через специальные распылители жидкости – форсунки.

Вся основная работа двигателя заключена в третьем такте. Он носит название такт рабочего хода. После того, как в цилиндр поступило топливо, оно начинает смешиваться с находящимся внутри горячим воздухом, превращаясь в воспламеняющуюся смесь. Поршень медленно движется вниз. Впрыскивание топлива продолжается во время всего третьего такта с некоторой периодичностью – этот процесс необходим для сохранения постоянного давления на поршень. Энергия сгорания топлива преобразуется в другие виды энергии.

В начале последнего четвертого такта открывается еще один клапан – выпускной. Поршень вновь движется вверх, «подталкивая» выхлопные газы в отверстие клапана. Такт получил название выпуска.

Сегодня существует множество разновидностей дизельного двигателя двухтактного и четырехтактного, о котором шла речь в докладе. Сконструированы дизели с разделенной и неразделенной камерой впрыска. Усовершенствованы материалы, из которых изготовлены механизмы; используется дешевое и качественное топливо. Но сам процесс работы двигателя не меняется. Дизель сконструировал уникальный, экономичный, производительный, столетие не имевший конкурентов механизм.

Двигатель Дизеля, работающий без зажигательного аппарата и на дешевом топливе сразу нашел применение в промышленности. Изобретатель прославился на весь мир. По сегодняшний день его творение, усовершенствованное и доработанное, используется в тепловозах, автомобилях, тракторах и другой сельскохозяйственной и строительной технике.

8 класс, по физике

Дизельный двигатель

Популярные темы сообщений

Родился французский философ 28 июня 1712 года в Женеве. Воспитанием его занимался отец, так как мама скончалась в родах. Исааку Руссо приходилось корпеть на двух работах, но он находил время, чтобы привить ребенку любовь к литературе.

Это волшебный вид спорта. Когда наблюдаешь, как легко спортсмены скользят по льду, какие трюки выполняют кажется, что делать это легко и просто. А ведь это тяжелый ежедневный труд. Спортсмены отдают тренировкам всё своё время и силу,

К древнейшим видам письменности относятся клинопись, древнеегипетские иероглифы, китайские иероглифы. Клинопись эти один из древних видов письма. Возникла в Древней Месопотамии,

Привет студент

Рис. 1.Дизельный двигатель

Дизели состоят из большого количества различных устройств, выполняющих в процессе их эксплуатации определенные функции. Остов дизеля образуют фундаментная рама 6 (рис. 1), станина и цилиндры 3, закрытые сверху крышками 5. У судовых дизелей станина и цилиндры чаще всего выполнены в виде общей отливки, называемой блок-картером.

Внутри цилиндра передвигается поршень 4, шарнирно связанный с шатуном 2, нижняя часть которого шарнирно соединена с коленчатым валом 1. Поршень, шатун и коленчатый вал образуют кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками, а расстояние, проходимое поршнем при его движении от одной мертвой точки до другой,— ходом поршня. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180°.

Кроме перечисленных основных деталей остова, поршней, шатунов и коленчатого вала, дизель имеет еще целый комплекс механизмов, узлов, аппаратов и приборов, обеспечивающих его работу, называемых системами. Заполнение цилиндров воздухом (свежим зарядом) и очистку их в нужный момент от продуктов сгорания топлива осуществляет, например, система газораспределения. Очистку, хранение и подачу топлива в цилиндры выполняют устройства топливной системы. Непрерывное смазывание трущихся деталей дизеля обеспечивает смазочная система. При работе дизеля цилиндры и их крышки, поршни, выпускной коллектор и другие детали интенсивно нагреваются. Для отвода теплоты от этих деталей дизеля используется система охлаждения. С помощью системы регулирования автоматически поддерживается с определенной точностью заданная частота вращения коленчатого вала. В процессе эксплуатации судна возникает необходимость в изменении частоты вращения коленчатого вала, а также в пуске, реверсировании (обеспечении хода судна вперед или назад) и остановке дизеля. Эти операции выполняет система управления. Нормальная и безаварийная работа дизеля контролируется с помощью системы предупредительноаварийной сигнализации и защиты.

Кроме перечисленных групп деталей, механизмов и систем, в конструкции дизелей могут быть и другие устройства, например средства приготовления и хранения сжатого воздуха, утилизации (использования теплоты выпускных газов), нейтрализации (обезвреживания) выпускных газов и т. п.

Четырехтактные дизели. При работе двигателя в его цилиндрах происходят термодинамические процессы впуска (наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха), сжатия заряда, воспламенения и сгорания топлива, расширения газообразных продуктов сгорания топлива и выпуска их из цилиндров. Названные процессы в определенной последовательности периодически повторяются в каждом цилиндре двигателя. В комплексе все эти процессы, обеспечивающие преобразование химической энергии топлива в тепловую и механическую, называют циклом, а часть цикла, осуществляемую в цилиндре за один ход поршня,— тактом. Цикл у поршневых двигателей внутреннего сгорания может совершаться за четыре или два хода поршня (два или один оборот кривошипа). Поэтому двигатели называют соответственно четырех- или двухтактными.

Рассмотрим принцип действия четырехтактного дизеля. Предположим, что поршень 6 (рис. 2, а) при вращении коленчатого вала 8 через шатун 7 перемещается от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Впускной клапан 2 системой газораспределения открыт, а выпускной клапан 4 закрыт. По мере движения поршня вниз объем над ним увеличивается, а давление падает. И когда оно становится ниже атмосферного (менее 0,1 МПа), в пространство между крышкой 1, стенками цилиндра 5 и поршнем 6 поступает воздух. Осуществляется такт впуска (наполнения) цилиндра. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при его движении от ВМТ к НМТ, называется рабочим V_s, а объем над поршнем, когда последний находится в НМТ,— полным объемом цилиндра V_a

Чем больше воздуха будет в цилиндрах дизеля, тем больше можно сжечь в них топлива и, следовательно, получить большую мощность. Всасывание воздуха из атмосферы не может начаться сразу же с началом движения поршня от ВМТ, так как давление остаточных газов в цилиндре в первый момент выше атмосферного. Поэтому для увеличения массы воздуха в цилиндре дизеля впускные клапаны открываются несколько раньше (до прихода поршня в ВМТ), когда кривошип (колено) вала 8 не доходит до ВМТ на угол F₁ О том, как протекает рабочий цикл в цилиндрах дизеля, можно судить по индикаторной диаграмме (замкнутой кривой), которую получают во время работы дизеля с помощью специального прибора (индикатора).

Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля

По вертикальной оси диаграммы можно определить давление газов р в зависимости от их объема V, т. е. положения поршня в цилиндре. Изменение давления в период впуска воздуха на индикаторной диаграмме изображено линией ram. Давление при впуске воздуха в цилиндры остается практически постоянным. Когда поршень придет в НМТ, всасывание воздуха не прекратится и даже продолжается при движении поршня вверх, пока давление в цилиндре не станет выше атмосферного. Процесс впуска завершается по диаграмме в точке m, когда поршень перейдет НМТ и начнет двигаться вверх, а кривошип коленчатого вала повернется от НМТ на угол 3 делают, как правило, двухтактными.

Используемая литература: «Судовые энергетические установки» В.А. Сизых

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Дизельные двигатели и двигатели внутреннего сгорания

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия. Обзор принципа работы, сущности двухтактного цикла и вариантов конструкции. Преимущества и недостатки двигателей внутреннего сгорания.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	26.05.2012
Размер файла	24,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат по физике

Дизельные двигатели и двигатели внутреннего сгорания

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия. Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в способе подачи топливо-воздушной смеси в цилиндр и способе её воспламенения. В бензиновом двигателе топливо смешивается с всасываемым воздухом до попадания в цилиндр, получаемая смесь поджигается в необходимый момент свечой зажигания. Существуют также бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (например, системы FSI у Volkswagen, GDI у Mitsubishi, Neo-Di у Nissan и т.д.). На всех режимах, за исключением режима полностью открытой дроссельной заслонки, дроссельная заслонка ограничивает воздушный поток, и наполнение цилиндров происходит неполностью.

В дизельном двигателе воздух подается в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия (от 14:1 до 24:1), воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (800—900°С). Топливо впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением (от 10 до 220 МПа) и практически мгновенно воспламеняется. Свечи у дизеля тоже могут быть, но они являются свечами накаливания и разогревают воздух в камере сгорания, чтобы облегчить запуск. Таким образом, наиболее распространенным определением дизельного двигателя является: «Поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия».

Дизельный двигатель использует в своей работе термодинамический цикл с изохорно-изобарным подводом теплоты (цикл Тринклера-Сабатэ), благодаря очень высокой степени сжатия они отличаются большим КПД (до 50 %) по сравнению с бензиновыми двигателями.

двигатель сгорание дизельный топливо

В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893.

Интересно, что в написанной им книге в качестве идеального топлива предлагалась каменноугольная пыль. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; а также большие проблемы с подачей пыли в цилиндры. Зато была открыта дорога к использованию в качестве топлива тяжелых нефтяных фракций. Хотя Дизель и был первым, который запатентовал такой двигатель с воспламенением от сжатия, инженер по имени Экройд Стюарт высказывал ранее похожие идеи. Он предложил двигатель, в котором воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а затем нагнетался (в конце такта сжатия) в емкость, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя емкость нагревалась лампой снаружи, и после запуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода тепла снаружи.

Экройд Стюарт не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, т. е. он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность. Может, это и было причиной того, что используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», т. к. теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей с воспламенением от сжатия. В дальнейшем около 20—30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива не позволяли применять дизели в высоко-оборотистых агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работы системы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизелей на автотранспорте.

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным дальнейшее увеличение скорости вращения. Востребованный в таком виде высокооборотистый дизель стал пользоваться все большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу двигателей с электрическим зажиганием (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях, В 50 — 60-е годы дизель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на топливо, на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.

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

Дизельные двигатели применяются также на железной дороге. Дизельные поезда используются взамен электропоездов на неэлектрифицированных участках железных дорог. Разновидностью дизельного поезда является также рельсовый автобус.

Принцип работы (Четырехтактный цикл)

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

При втором такте (такт сжатия, поршень идет вверх) впускной и выпускной клапаны закрыты, и воздух сжимается в объёме примерно в 17 раз (от 14:1 до 24:1), т. е. объём становится меньше в 17 раз по сравнению с общим объёмом цилиндра, и воздух становится очень горячим.

Непосредственно перед началом третьего такта (такт рабочего хода, поршень идет вниз) топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсунки. При впрыске топливо распыляется на мелкие частицы, которые равномерно перемешиваются со сжатым воздухом для создания самовоспламеняемой смеси. Энергия высвобождается при сгорании, когда поршень начинает свое движение в такте рабочего хода. Впрыск продолжается, что вызывает поддержание постоянного давления сгораемого топлива на поршень.

Выпускной клапан открывается, когда начинается четвёртый такт (такт выпуска, поршень идет вверх), и выхлопные газы проходят через выпускной клапан.

В зависимости от конструкции камеры сгорания, существует несколько типов дизельных двигателей:

Дизель с неразделённой камерой («дизель с непосредственным впрыском»): камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство минимальный расход топлива. Недостаток — повышенный шум. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка.

Дизель с разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизелей такая камера (она называется вихревой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемых топлива и воздуха и самовоспламенению смеси. Такая схема считалась оптимальной и широко использовалась. Однако вследствие худшей экономичности в последние два десятилетия идет активное вытеснение таких дизелей двигателями с непосредственным впрыском топлива.

Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, используется двухтактный цикл.

Пусть поршень находится в нижней мёртвой точке и цилиндр наполнен воздухом. Во время хода поршня вверх воздух сжимается; вблизи верхней мёртвой точки происходит впрыск топлива, которое самовоспламеняется. Затем происходит рабочий ход — продукты сгорания расширяются и передают энергию поршню, который движется вниз. Вблизи нижней мёртвой точки происходит продувка — продукты сгорания замещаются свежим воздухом. Цикл завершается.

Для осуществления продувки в нижней части цилиндра устраиваются продувочные окна. Когда поршень находится внизу, окна открыты. Когда поршень поднимается, он перекрывает окна.

Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой. Существует также клапанно-щелевая продувка, когда отработавшие газы выпускаются через клапан в головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха. Есть ещё двигатели, где в каждом цилиндре находятся два встречно двигающихся поршня (оппозитная схема); каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (такая система использовалась на тепловозах ТЭ3 и ТЭ10, танковых двигателях 4ТПД, 5ТД(Ф) (Т-64), 6ТД (Т-80УД), 6ТД-2 (Т-84), в авиации — на бомбардировщиках Юнкерс).

Поскольку в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще, то можно ожидать существенного повышения мощности по сравнению с четырёхтактным циклом. На практике же это не удаётся реализовать. В настоящее время двухтактные дизели широко применяются только на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. При невозможности повышения частоты вращения двухтактный цикл оказывается выгодным; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100 000 л. с.

В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные дизели строят только с неразделенными камерами сгорания.

Двигатели могут быть тронковыми (когда шатун непосредственно присоединяется к поршню) и крейцкопфными (когда верхняя часть шатуна присоединяется к крейцкопфу — специальной скользящей конструкции, которая соединяется с поршнем штоком. Крейцкопфные двигатели позволяют снизить износ цилиндра и поршня, поскольку они освобождены от боковых усилий; зато тронковые двигатели намного меньше по размеру и весу. В настоящее время крейцкопфные двигатели используются только на больших морских судах.

Крейцкопфные двигатели могут быть двойного действия, когда рабочие полости устраиваются с обеих сторон поршня. Из-за сложности конструкции двигатели двойного действия почти не используют.

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 этого нужно изменять фазы открытия клапанов и впрыска топлива. Обычно распределительные валы снабжаются двойным количеством кулачков; при остановленном двигателе специальное устройство приподнимает толкатели клапанов, что даёт возможность передвинуть распредвалы в новое положение. Встречаются также конструкции с реверсивным приводом распределительного вала — здесь при изменении направления вращения коленчатого вала сохраняется направление вращения распределительного вала. Двухтактные двигатели с контурной продувкой, когда газораспределение осуществляется поршнем, не нуждаются в специальных реверсивных устройствах.

Реверсивные двигатели также применялись на ранних тепловозах с жёстким соединением вала двигателя с колёсами.

Преимущества и недостатки

Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением до 50 %.

Дизельный двигатель выдаёт высокий крутящий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя.

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 (NОх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Они могут привести к астме и раку лёгких. Больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более что в них не используется система зажигания. Это стало причиной широкого применения дизелей на танках, так как при попадании снаряда пары бензина, всегда находящиеся в плохо вентилируемом из-за броневой защиты моторном отсеке, легко воспламенялись.

Конечно, существуют и недостатки, среди которых характерный стук дизельного двигателя при его работе и маслянистое топливо. Однако они замечаются в основном владельцами автомобилей с дизельными двигателями, а для стороннего человека практически незаметны.

Явными недостатками дизельных двигателей является необходимость использования стартера большой мощности, помутнение и застывание дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с высокой точностью. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Данные загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным крутящим моментом в своём рабочем диапазоне. Экологические показатели дизельных моторов значительно уступали до последнего времени моторам бензиновым. На классических дизелях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов («катализатор» в просторечие), работающих при температуре отработавших газов выше 300 °С, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что по сложности современный — и экологически такой же чистый, как и бензиновый — дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров сложности и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар, то в новейших «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 и до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра». «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остается в «сажевом фильтре», поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим очистки «сажевого фильтра» путём так называемой «постинжекции», то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи. Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизель-моторов стало наличие турбонагнетателя, а в последние годы — и так называемого «интеркулера» — то есть устройства, охлаждающего сжатый турбонагнетателем воздух. Нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизель-моторов, так как позволяет пропустить за рабочий цикл большее количество воздуха через цилиндры, и, соответственно, впрыснуть больше топлива.

В основе своей конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля обычно тяжелее и более устойчивы к более высоким давлениям сжатия, имеющим место у дизеля. Головки поршней, однако, специально разработаны под особенности сгорания в дизельных двигателях и часто (но не всегда) под повышенную степень сжатия, и головки поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Во многих случаях головки поршней содержат в себе камеру сгорания.

Мифы о дизельных двигателях

1. Дизельный двигатель слишком медленный. Современные дизельные двигатели с системой турбонаддува гораздо эффективнее своих предшественников, а иногда и превосходят своих бензиновых собратьев с таким же объёмом двигателя. Об этом говорит дизельный прототип Audi R10, выигравший 24-х часовую гонку в Ле-Мане, и новые двигатели BMW, которые не уступают по мощности бензиновым и при этом обладают огромным крутящим моментом.

2. Дизельный двигатель слишком громкий. Правильно настроенный дизель лишь немного «громче» бензинового, что заметно лишь на холостых оборотах. В рабочих режимах разницы практически нет. Громко работающий двигатель свидетельствует о неправильной эксплуатации и возможных неисправностях. На самом деле старые дизели с механическим впрыском действительно отличаются весьма жесткой работой. Только с появлением аккумуляторных топливных систем высокого давления (common rail) у дизельных двигателей удалось значительно снизить шум прежде всего за счет разделения одного импульса впрыска на несколько (типично — от 2-х до 5-ти импульсов).

3. Дизельный двигатель гораздо экономичнее. Времена, когда дизельное топливо стоило в три раза дешевле бензина, давно прошли. Сейчас разница составляет не более 10-20 процентов по цене топлива, но основная экономичность обусловлена более высокой теплотворной способностью дизельного топлива. В среднем дизель расходует топлива на 30% меньше. Срок службы дизельного двигателя действительно гораздо больше бензинового и может достигать 400—600 тысяч километров. Запчасти для дизельных двигателей также несколько дороже, как и стоимость ремонта. Несмотря на все вышеперечисленные причины, дизельный двигатель при правильной эксплуатации будет несколько экономичнее бензинового.

4. Дизельный двигатель плохо заводится в мороз. При правильной эксплуатации и подготовке к зиме проблем с двигателем не возникнет. Например дизельный двигатель VW-Audi 1,9 TDI (77 кВт/105 л.с.) оснащён уникальной системой быстрого запуска: нагрев свечей накаливания до 1000 градусов осуществляется за 2 с. Система позволяет мгновенно заводить двигатель в любых климатических условиях без предпускового разогрева.

Судовой, 14 цилиндровый гигант — Sultzer RT-flex96c, созданный компанией Wartsila в 2002 году, для установки на крупные морские контейнеровозы и танкеры, является самым большим дизелем в мире.

Конфигурация — 14 цилиндров в ряд

Рабочий объём — 25 480 литров

Диаметр цилиндра — 960 мм

Ход поршня — 2500 мм

Степень сжатия — 19,6

Мощность — 108 920 л.с. при 102 об/мин. (отдача с литра 4,3 л.с.)

Крутящий момент — 7 571 221 Нм

Расход топлива — 13 724 литров в час

Сухая масса — 2300 тонн

Габариты — длина 27 метров, высота 13 метров

Самый большой дизельный двигатель для грузового автомобиля

Caterpillar 3524B предназначен, для установки на карьерный самосвал Caterpillar 797B, созданный в 1998 году. Состоит из двух совмещенных двигателей Caterpillar 3512B HD.

Конфигурация — Два последовательно соединенных V-образных 12 цилиндровых мотора (24 цилиндра)

Рабочий объём — 117,1 литров

Диаметр цилиндра — 170 мм

Ход поршня — 215 мм

Мощность — 3550 л.с. при 1750 об/мин. (отдача с литра 30.3 л.с.)

Крутящий момент — более 16 000 Нм

Самый большой/мощный дизельный двигатель для легкового автомобиля

Audi 6.0 V12 TDI с 2008 года устанавливается на автомобиль Audi Q7.

Конфигурация — 12 цилиндра V-образно, угол развала 60 градусов.

Рабочий объём — 5934 куб. см

Диаметр цилиндра — 83 мм

Ход поршня — 91.4 мм

Степень сжатия — 16

Мощность — 500 л.с. при 3750 об/мин. (отдача с литра 84,3 л.с.)

Крутящий момент — 1000 Нм в диапазоне 1750-3250 об/мин.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например на транспорте.

Схема работы четырехтактного цилиндра двигателя, цикл Отто

Основными типами ДВС являются:

Поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма. По типу используемого топлива делятся на:

Бензиновые — смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

Дизельные — специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу же сгорает) непосредственно в цилиндре по мере впрыска порции топлива. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Газовые — двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:

смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.

генераторный газ — газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются:

Газодизельные — основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному

Двухтактный цикл. в двухтакном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще.

Двухтактный цикл. в двухтакном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще.

Роторно-поршневые — за счёт вращения в камере сгорания многогранного ротора динамически формируются объёмы, в которых происходит обычный цикл ДВС.

Газотурбинные двигатели — энергия расширяющихся продуктов горения передаётся на лопатки газовой турбины.

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно-поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув).

Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС

Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартёр. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.

Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Описание двигателя внутреннего сгорания — тепловой машины, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Сравнительная характеристика четырёхтактного и двухтактного двигателей, их применение.

презентация [9,0 M], добавлен 11.12.2016

Понятие о смесеобразовании. Основные классификации двигателей внутреннего сгорания. Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля. Фракционный состав топлива, вязкость, температурные характеристики. Задержка самовоспламенения и распыливание.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 11.03.2015

История тепловых двигателей. Ещё в давние времена люди старались использовать энергию топлива для превращения её в механическую. Паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.

реферат [5,5 K], добавлен 17.05.2006

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.

презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016

Преобразование тепловой энергии в механическую турбинными и поршневыми двигателями. Кривошипный механизм поршневых двигателей внутреннего сгорания. Схема газотурбинной установки. Расчет цикла с регенерацией теплоты и параметров необратимого цикла.

курсовая работа [201,3 K], добавлен 20.11.2012

Описание идеальных и реальных циклов двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение термодинамических процессов, происходящих в циклах. Изучение основных формул для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в их характерных точках.

курсовая работа [388,1 K], добавлен 13.06.2015

История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.

презентация [1,3 M], добавлен 23.02.2011