Конструктивные особенности дизельных двигателей

Экономичность и экологические характеристики дизельных двигателей, их принципиальное отличие от обычных. Основные недостатки дизельных двигателей. Функции и устройство топливной системы дизельного двигателя. Процесс запуска дизельного двигателя.

Рубрика	Транспорт
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	24.10.2015
Размер файла	323,0 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

Конструктивные особенности дизельных двигателей

По конструкции дизельный двигатель не отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки — ведь степень сжатия у него намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового двигателя). Именно этим объясняется большой вес и габариты дизельного двигателя в сравнении с бензиновым.

Принципиально отличие заключается в способах формирования топливно-воздушной смеси, ее воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает чистый воздух. В конце сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800 о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением (10-30 МПа) впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Экологические характеристики такого двигателя тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ заметно меньше, чем у бензиновых моторов.

К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Стоит отметить, что это относится в большей степени к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными. дизельный двигатель топливный запуск

Дизельные двигатели с непосредственным впрыском

Существует несколько типов дизельных двигателей, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне.

До недавнего времени непосредственный впрыск применялся в основном на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это было связано с трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией.

В последние годы благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить его экономичность, снизить шум и вибрацию.

Дизельные двигатели с раздельной камерой сгорания

Наиболее распространенным на легковых автомобилях пока является другой тип дизельного мотора — с раздельной камерой сгорания. В них впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что значительно улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение в этом случае начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели составляют подавляющее большинство среди устанавливаемых на легковые автомобили и джипы (около 90 %).

Устройство топливной системы дизельного двигателя

Важнейшей системой дизеля, определяющей надежность и эффективность его работы, является система топливоподачи. Основная ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Главными элементами топливной системы дизеля являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.

ТНВД — топливный насос высокого давления

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и управляющих действий водителя. По своей сути современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п. На современных внедорожниках обычно применяются ТНВД распределительного типа.

ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение на легковых дизелях. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время эти насосы предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.

Другим важным элементом топливной системы является форсунка. Она вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а тип распылителя определяет форму факела топлива, которая имеет важное значение для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в очень тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливные фильтры дизеля

Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск дизельного двигателя?

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900 о С, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа.

Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30 о С, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Турбонадув дизельного двигателя

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы».

В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя и не превышает обычно 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла.

Система Common-Rail для дизельного двигателя

Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение топлива и химических реакций при его сгорании. Рассмотрение конструкции системы питания дизельного двигателя. Предложение мероприятий, способных повысить эффективность диагностики системы питания дизельных двигателей и снизить их себестоимость.

дипломная работа [1,2 M], добавлен 16.06.2015

Общее устройство силового агрегата, внешние характеристики карбюраторных и дизельных двигателей. Устройство механизмов и систем двигателя, параметры его работы. Рабочий процесс четырехтактных карбюраторных двигателей, дизеля, двухтактного двигателя.

контрольная работа [2,0 M], добавлен 07.07.2014

Общие сведения о наддуве в дизельных двигателях. Контроль и диагностика процессов воздухоснабжения. Характеристика газотурбинного наддува четырехтактного дизеля. Регулировки, неисправности дизельных двигателей с турбонаддувом и способы их устранения.

курсовая работа [1,4 M], добавлен 01.09.2012

Назначение системы питания дизельного двигателя. Методы, средства и оборудование для диагностирования системы питания дизельного двигателя грузовых автомобилей. Принцип работы турбокомпрессора. Техническое обслуживание и ремонт грузовых автомобилей.

курсовая работа [812,2 K], добавлен 11.04.2015

Сущность и процесс запуска двигателя внутреннего сгорания, причины его широкого использования в транспорте. Принципы работы бензинового, дизельного, газового, роторно-поршневого двигателей. Функции стартера, трансмиссии, топливной и выхлопной систем.

презентация [990,4 K], добавлен 18.01.2012

Дизельный двигатель

Сравнение дизельного и бензинового двигателей, их классификация в зависимости от конструкции камеры сгорания. Рабочий процесс четырехтактного дизельного двигателя: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Система впрыска топлива дизельного двигателя.

Рубрика	Транспорт
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	03.09.2015
Размер файла	17,3 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/

История дизеля по идее начинается с появления бензинового двигателя. В 1876 году Николаус Август Отто (Nikolaus August Otto) создал и запатентовал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Это изобретение использовало четырехтактный принцип сгорания, также известный как «Otto Cycle,» и это — основной тип двигателей для большинства автомобилей на сегодня. На ранних стадиях развития бензиновый двигатель не был эффективным, так же как и паровой двигатель. Приблизительно только 10 процентов топлива в таких двигателях использовалось в нужном направлении, остальная часть просто производила бесполезную высокую температуру.

В 1878 году Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) успешно закончил Политехнический университет (механический факультет) в Германии, где он изучил структуру парового и бензинового двигателя, и узнал их малоэффективность в применении. Эта информация заставила Рудольфа Дизеля задуматься о создании более эффективного двигателя. Большую часть времени он посвящал созданию и развитию нового проекта, который вскоре получил название «Дизельный двигатель внутреннего сгорания». В 1892 Рудольф Дизель закончил работу над новым проектом, что сейчас мы называем дизельным двигателем.

Многие привыкли видеть в дизеле нечто «ужасное», что они ужасно грязные в плане экологии, более медленные и очень часто выходят из строя, очень дороги в обслуживании и ремонте. Но это неправильное мнение о дизельных двигателях. Автомобили с дизельными двигателями менее привлекательны на американском авторынке, так как дизельный двигатель создан по большей части для больших грузовиков, перевозящих громадные грузы на дальние расстояния, а не для ежедневных поездок в городской сфере. Но мнение людей о дизельном двигателе меняется в лучшую сторону, так как он совершенствуется и становится менее шумным и грязным. Также на сегодняшний день дизельный двигатель применяется на большинстве поездах.

Сравнение дизельного и бензинового двигателей

дизельный двигатель топливо

Основным элементом любой любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, созданные для преобразования химической энергии, доступную в топливе, в механическую.. По типу топлива различаются бензиновые и дизельные двигатели.

Механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз по внутренним цилиндрам. Поршни связаны с коленчатым валом, и перемещение поршней, известное как прямолинейное движение, создает поворот вала, который приводит в действие колеса.

И бензиновый и дизельный двигатели работают за счет воспламенения топлива и его подрыва. Главное различие между дизелем и бензином — способ подрыва горючей смеси . В бензиновом двигателе топливо смешано с воздухом и воспламеняется искрами от свечей зажигания. В дизельном двигателе это выглядит немного иначе: воздух в цилиндре нагрет уже до момента поступления топлива в камеру сгорания. Поскольку воздух накален и сжат, топливо при взаимодействии с ним воспламеняется.

Рабочий процесс четырехтактного дизельного двигателя включает следующие такты:

1. Такт впуска. При движении поршня в цилиндре образуется разряжение и через воздушный фильтр в его полость поступает атмосферный воздух. При этом впускной клапан открыт.

2. Такт сжатия. Поршень движется, сжимая поступивший воздух. Для надежного воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. Впускной и выпускной клапаны при этом закрыты.

3. Такт расширения (или рабочий ход). Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, начинается процесс сгорания с быстрым повышением температуры и давления. В этот момент оба клапана закрыты. Под действием давления газов поршень перемещается, тем самым совершая полезную работу.

4. Такт выпуска. Поршень перемещается вверх, выталкивая в выпускной коллектор отработанные газы, температура которых снижается.

После завершения последнего такта рабочий цикл повторяется заново, в той же самой последовательности.

Измеряя и вычисляя все свои работы, Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) утвердил, что более высокое сжатие приводит к более высокой эффективности и большей мощности. Это происходит, потому что когда поршень сжимает воздух в цилиндре, он становится сконцентрированным. В дизельном топливе содержится много энергии, таким образом вероятность дизеля, реагирующего со сконцентрированным воздухом больше. С другой стороны, молекулы воздуха находятся близко друг к другу, и топливо быстрее и лучше вступает в реакцию с воздухом. В итоге оказалось Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) был прав — давление в бензиновом двигателе составляет 8:1 к 12:1,в то время как в дизельном двигателе 14:1 к 25:1.

У дизельных двигателей не существует никаких свечей зажигания. Топливо воспламеняется за счет сжатого горячего воздуха (прямое вспрыскивание).

Далее цикл повторяется.

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

· Дизель с неразделённой камерой: камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство — минимальный расход топлива. Недостаток — повышенный шум («жесткая работа»), особенно на холостом ходу. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка. Например, в системе Common Rail для снижения жёсткости работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск.

· Дизель с разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизелей такая камера (она называется вихревой либо предкамерой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в оную камеру, интенсивно завихрялся. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемого топлива с воздухом и более полному сгоранию топлива. Такая схема долго считалась оптимальной для легких дизелей и широко использовалась на легковых автомобилях. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких дизелей двигателями с нераздельной камерой и с системами подачи топлива

Шум и черный дым дизельного двигателя

За дизельными двигателями закрепился имидж шумных и дымных машин, который в общем-то верен.

Шум дизельного двигателя вызван следующим: в камере сгорания при впрыске топлива и начале его горения резко возрастает давление, которое и вызывает этот многим неприятный шум. Данный шум в общем неизбежен при работе двигателя, но за последние годы он был значительно снижен: улучшения в конструкциях камеры сгорания и форсунок, а также применение шумозащитных кожухов с низкошумными глушителями.

Повышение шумности дизеля часто бывает вызвано неисправностью форсунок.

Дымность дизеля связана с неправильным сгоранием топлива. В отличии от шума этот вопрос практически полностью решаем. Во время запуска и прогревания двигателя небольшое количество белового или голубого дыма является нормальным, но при работе под статичной нагрузкой в нормальных условиях его не должно быть. Черный дым обычно вызван недостатком воздуха: либо забит воздушный фильтр, либо впрыснуто большое количество топлива (при значительном набросе нагрузки).

Система впрыска топлива дизельного двигателя

Одно из основных отличий дизельного и бензиновых двигателей — поступление топлива в камеру сгорания. На сегодня в автомобилях на большинстве двигателей используется карбюратор. Карбюраторными двигателями называют двигатели, в которых основная часть процесса приготовления рабочей смеси жидкого топлива с воздухом осуществляется вне цилиндра в особом приборе — карбюраторе. Воспламенение рабочей смеси в карбюраторных двигателях осуществляется при помощи электрической искры. Карбюратор смешивает воздух и топливо прежде, чем воздух входит в цилиндр. Создается горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

На дизельных двигателях используются прямая система впрыскивания топлива — дизельное топливо поступает непосредственно в цилиндр.

Инжектор дизельного двигателя — самый сложный его компонент, в различных двигателях он может располагаться в разных местах. Инжектор должен выдерживать температуру и давление внутри цилиндра и при этом впрыскивать топливо мелкими частицами. Для равномерного распределения топлива в цилиндре в некоторых дизельных двигателях используются специальные впускные клапаны, предкамеры и другие устройства улучшения циркуляции воздуха в камере сгорания, а также дополнительные механизмы, способствующие воспламенению и горению.

В холодном дизельном двигателе сжатие не может нагреть воздух до температуры воспламенения топлива. Поэтому для запуска холодного двигателя используется свеча предпускового подогрева, которая представляет собой электрически нагреваемый провод, похожий на провод тостера.

На более маленьких двигателях и на двигателях, на которых нет запальных свечей используются компьютеры для управления. Конечно, механика — не единственное различие между дизельными двигателями и бензиновыми двигателями. Существуют также разные сорта топлива

Дизельный двигатель имеет ряд отличительных особенностей:

· имеет большую степень сжатия и как следствие более высокий коэффициент полезного действия, больший вес и габариты, низкий расход топлива;

· имеет низкие обороты коленчатого вала и как следствие меньшую удельную мощность, сопровождаемые неполным сгоранием топлива, сажеобразованием;

· не имеет дроссельной заслонки, поэтому развивает высокий крутящий момент на низких оборотах;

· имеет сложную конструкцию топливной аппаратуры и как следствие высокую чувствительность к качеству топлива.

· Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются: