Предметы:
- История дизельного двигателя
- операция
- Преимущества и недостатки дизельного двигателя
- Рабочий цикл четырехтактного дизеля
- Прямой и непрямой впрыск
- Секция низкого и высокого давления
- Процесс инъекции
- Дизельный стук
История дизельного двигателя:
Дизельный двигатель назван в честь его изобретателя Рудольфа Дизеля (1858-1913). Первый дизельный двигатель по теории Дизеля стал реальностью 17 февраля 1894 года. Этот двигатель работал по принципу самовоспламенения и проработал 1 минуту. длинные 88 об/мин. Роберт Бош разработал ТНВД высокого давления, который позволил дизельному двигателю начать свое мировое завоевание.
Первым легковым автомобилем с дизельным двигателем стал Mercedes-Benz 170D 1935 года.
Операция:
В дизельном двигателе воздух попадает в цилиндры. Никакой смеси, как это часто бывает с бензиновыми моторами. Там топливо часто уже смешано с воздухом (смесь). Воздух в дизельном двигателе иногда засасывается самим двигателем (без турбонаддува), обычно подаваемый турбиной под давлением. Это называется наддув. Наддув приводит к попаданию большего количества воздуха, который можно воспламенить дополнительным топливом. Более подробную информацию о наполнении под давлением можно найти на странице турбо. В дизельный двигатель подается максимально возможное количество воздуха, которое не регулируется по количеству, как в бензиновом двигателе. Неограниченная подача воздуха называется «избытком воздуха».
В дизельном двигателе топливо воспламеняется не с помощью компонента (так же, как свеча зажигания воспламеняет бензиновое топливо в бензиновом двигателе). В дизельном двигателе сгорание достигается за счет впрыска дизельного топлива. Именно поэтому дизельный двигатель получил название «самовоспламеняющийся». топливный насос высокого давления обеспечивает необходимое давление топлива.
Это горение требует много тепла. Это тепло создается за счет высокого давления сжатия, которое создает поршень во время сжатия. Сжатие воздуха (он находится под очень высоким давлением) создает много тепла. Это тепло необходимо для горения.
De верстувер впрыскивает определенное количество дизельного топлива непосредственно перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Обычно это делается в несколько этапов: предварительная, основная и постинъекция. Поскольку дизельное топливо смешивается с теплым воздухом (из-за высокого конечного давления сжатия), это топливо воспламеняется само по себе. Это называется силовым ударом. (Подробнее о четырехтактном процессе позже).
Поэтому дизельному двигателю необходимо тепло, чтобы начать сгорание. Этого тепла (не менее 250 градусов) еще нет при запуске двигателя. Конечное давление сжатия часто не обеспечивает правильную температуру в камере сгорания. Для решения этой проблемы есть свечи накаливания установлен в головке блока цилиндров. Эти свечи накаливания активируются при запуске и обеспечивают температуру воздуха в камере сгорания, необходимую для воспламенения дизельного топлива.
Преимущества и недостатки дизельного двигателя
- Преимущества дизеля по сравнению с бензиновым:
Благодаря более высокой степени сжатия и процессу сгорания дизельный двигатель более экономичен, чем бензиновый. Дизельный двигатель обычно имеет более длительный срок службы (в зависимости от того, как он используется). - Недостатки дизеля по сравнению с бензиновым:
Дизельный двигатель более шумный, имеет меньшую мощность по сравнению с бензиновым двигателем с тем же объемом цилиндров (без использования турбонаддува и интеркулера), а также является более дорогим и тяжеловесным двигателем. В настоящее время предварительный прогрев двигателя больше не является недостатком, поскольку дизельный двигатель с непосредственным впрыском легко запускается без предварительного подогрева. Даже при температуре около точки замерзания он все равно запустится через некоторое время.
Сегодня дизельные двигатели становятся тише, поэтому отличить бензиновые и дизельные двигатели становится все труднее.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля:
Рабочий цикл дизельного двигателя состоит из четырех тактов; такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Во время этих тактов поршень дважды перемещался вниз и вверх. Таким образом, коленчатый вал провернулся дважды.
Во время каждого гребка происходит множество событий; всасывается воздух, впрыскивается топливо, воздух и топливо сгорают, а оставшиеся газы выбрасываются из цилиндра. Ниже приведено описание того, что именно происходит в каждом трюке:
- Такт впуска:
Впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. Поршень движется от ВМТ к ВМТ.
– Без турбонаддува: воздух всасывается из-за создаваемого отрицательного давления.
– С турбонаддувом: всасываемый воздух подается из турбонаддува под положительным давлением в пространство цилиндра.Во впускном тракте нет регулирующего клапана, такого как дроссельная заслонка бензинового двигателя. Поэтому в дизельном двигателе количество всасываемого воздуха не регулируется. Дроссельная заслонка во впускной системе (дроссельная заслонка) служит только для выключения двигателя. Закрыв этот клапан и прекратив таким образом подачу воздуха, двигатель тихо заглохнет.
Ход сжатия:
Впускной и выпускной клапаны закрыты. Поршень перемещается из ВМТ в ВМТ. Воздух сжимается. При этом повышается температура воздуха и, в зависимости от степени сжатия, она может достигать температуры примерно 550 градусов. В бензиновом двигателе эта температура составляет примерно 400 градусов. При холодном пуске двигатель сначала прогревается свечи накаливания достичь температуры, позволяющей смеси воспламениться.Рабочий ход:
Впускной и выпускной клапаны закрыты, и поршень сжимает воздух под очень высоким давлением. За несколько градусов до ВМТ топливо впрыскивается через форсунку и воспламеняется под действием высокого конечного давления сжатия. Давление, возникающее в результате сгорания, толкает поршень от ВМТ к ВМТ.Такт выпуска:
Впускной клапан закрыт, выпускной клапан открыт. Поршень перемещается из ВМТ в ВМТ и вытесняет выхлопные газы. Процесс круга описан на странице процесса Зейлигера.
Прямой и непрямой впрыск:
Двигатель может быть оснащен непосредственным или непрямым впрыском. Различия между двумя системами описаны ниже.
Непосредственный впрыск:
Давление впрыска при прямом впрыске выше, чем при непрямом впрыске. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр (или образованное для него днище поршня) в конце такта сжатия. Таким образом, смешивание происходит в цилиндре, а не в вихревой камере, как при непрямом впрыске. Для улучшения смесеобразования приточный воздух закручивается. Завихрение создается формой впускного коллектора и формой днища поршня.
По сравнению с дизельным двигателем с непрямым впрыском дизельный двигатель с прямым впрыском имеет то преимущество, что ему требуется меньшая площадь поверхности стенок камеры сгорания. В результате дизельный двигатель с непосредственным впрыском будет иметь меньшие потери тепла при сжатии и сгорании, что приведет к более высокому КПД и более чистым выхлопным газам.
Непрямой впрыск:
Непрямой впрыск чаще всего использовался в старых дизельных двигателях. Сейчас с этим почти не встретишь.
В двигателе с непрямым впрыском топливо не впрыскивается над поршнем, а впрыскивается, смешивается и испаряется в вихревой камере. Топливо впрыскивается в закрученный воздух вихревой камеры во время такта сжатия. Это обеспечивает хорошее смешивание топлива с воздухом. Дно поршня в этом случае плоское (иногда с выемками под клапаны).
Секция низкого и высокого давления:
Подача топлива дизеля разделена на 2 части; секция низкого давления и секция высокого давления.
Секция низкого давления состоит из следующих частей:
- Топливный бак
- Насос высокого давления (монтируется в топливный бак или один блок с насосом высокого давления)
- Топливный фильтр (устанавливается под автомобилем или под капотом, удаляет из дизельного топлива загрязненные частицы и влагу)
- Топливопроводы низкого давления (по этим магистралям топливо подается из бака к насосу высокого давления)
- Линия возврата топлива (по ней возвращается топливо обратного потока и топливо утечки из форсунок, насоса высокого давления и фильтра обратно в топливный бак). Это топливо возврата/утечки необходимо для охлаждения и смазки соответствующих деталей. Таким образом, тепло отводится в бак.
Секция высокого давления состоит из следующих частей:
- Топливопроводы высокого давления (по этим магистралям топливо подается от насоса высокого давления к форсункам. Все магистрали должны быть одинаковой длины и толщины, чтобы избежать разницы давлений)
- Хогедрукпомп (топливо, перекачиваемое от нагнетательного насоса к ТНВД, отсюда по топливопроводам высокого давления перекачивается к форсункам)
- распылитель (впрыск топлива в цилиндр при достижении давления открытия)
Процесс инъекции:
Время между впрыском топлива и фактическим сгоранием называется временем задержки. Маленькие капли топлива, впрыскиваемые через форсунку, должны перейти в газообразную форму. Такой переход возможен из-за высокой температуры в камере сгорания (которая достигается за счет конечного давления сжатия или свечи накаливания при пуске). Это время должно быть как можно более коротким, иначе оно повлияет на горение. Это также означает, что двигатель будет работать хуже и будет доступно меньше мощности.
На изображении ниже показан весь процесс инъекции.
Дизельный стук:
Между началом впрыска (см. А на изображении выше) и началом сгорания (С) проходит несколько миллисекунд. Очень маленькие капли топлива, впрыскиваемые через форсунку (топливный туман), необходимо сначала довести до температуры, прежде чем они смогут превратиться в пар. Внешняя часть капли топлива сначала переходит в газообразную форму, а затем постепенно сгорает. Оставшиеся остатки капли затем самопроизвольно воспламеняются и вызывают узнаваемый звук двигателя; дизельный стук. Это неконтролируемое возгорание, которое может произойти в неподходящий момент.
Следующие факторы могут вызвать детонацию дизельного двигателя:
- Неисправные распылители (капает или плохое распыление со слишком большими каплями)
- Неисправен ТНВД (неисправны нагнетательные клапаны или плунжеры)
- Топливо (присутствует вода, слишком низкое цетановое число, воздух в топливе).
- Двигатель (слишком низкое конечное давление сжатия, не работают свечи накаливания)
- Неправильная синхронизация топливного насоса.
