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.
Аннотация к работе
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. В 1892 Рудольф Дизель закончил работу над новым проектом, что сейчас мы называем дизельным двигателем. 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. В дизельном двигателе это выглядит немного иначе: воздух в цилиндре нагрет уже до момента поступления топлива в камеру сгорания. 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.
Введение
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.
Примечание: 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 неразделенной 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 жесткости работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск.
· Дизель с разделенной камерой: топливо подается 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 идет 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: · снижение расхода топлива;