Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы
Принцип работы дизельных двигателей
Может показаться, что в конструкции дизельные и бензиновые двигатели имеют много общего: цилиндры, поршни. Из-за очень высокой степени сжатия детали клапана в дизеле значительно массивнее. Крупные детали обуславливают больший вес и общие размеры дизельного двигателя.
Главное отличие дизеля состоит в принципе воспламенения топливно-воздушной смеси и методе ее формирования. Двигатель, работающий на бензине, получает в камеру сгорания готовую смесь воздуха и топлива. Где она и воспламеняется от свечи зажигания. В камеры дизельного двигателя поступают топливо и воздух по отдельности.
Первым в цилиндр подается воздух, там он сжимается, вследствие чего происходит его нагрев до 700–800 °C. После завершения сжатия топливо в камеру сгорания поступает под большим давлением — до 30 МПа. Попадая в область высокой температуры, оно воспламеняется.
Сгорание топлива носит взрывообразный характер, это и вызывает сильный шум во время работы.
Положительной стороной такого способа сжигания топлива является возможность использования дешевого топлива и обедненной смеси. Это объясняет экономичность двигателя. По мнению экологов, дизельные двигатели использовать предпочтительнее. Ведь сжигание обедненных смесей существенно снижает выброс в атмосферу продуктов сгорания.
Слабые стороны дизельных двигателей вытекают из вышеперечисленных особенностей. Это и довольно сильный шум, и ощутимая вибрация во время работы. Хотя эта проблема успешно решается на новых моделях. Еще существует трудность холодного запуска.
Различия дизельных двигателей
Типы дизелей различаются по способу устройства камеры сгорания. При непосредственном впрыске топливо поступает выше поршня, а сама камера устроена внутри него. Такой принцип задействован в двигателях с большим объемом и пониженными оборотами ведущего вала. Применение топливных насосов высокого давления, управляемых электроникой, и двух ступеней подачи топлива позволяет уменьшить шум и степень вибрации.
А также повысить скорость вращения вала до 4500 оборотов в минуту.
Наибольшее распространение получили двигатели с раздельными камерами сгорания. Возгорание и образование топливной смеси осуществляется в дополнительной камере — вихревой. Она располагается в головке блока цилиндров. В процессе сжатия воздух поступает из основной камеры в вихревую через специальный канал, обеспечивающий закручивание потока.
Самовоспламенение смеси происходит в вихревой камере, потом передается в цилиндр. Скорость нарастания давления уменьшается, снижается шум и повышаются обороты. Такими двигателями оборудовано большинство легковых автомобилей и внедорожников.
Топливная система и запуск дизельного двигателя
Топливо в дизеле проходит через фильтр, где очищается от излишков воды. Затем оно с помощью насоса высокого давления передается на форсунки, регулирующие дозы топлива, поступающие в камеру сгорания. Управление топливным насосом, а также форсунками осуществляется электронным регулятором.
Нажимая на педаль акселератора, водитель меняет режимы его работы.
Холодный пуск облегчается использованием свечей накаливания, которые разогревают воздух в камере. По мере прогрева двигателя напряжение на свечи перестает подаваться и в дальнейшем воспламенение топлива происходит уже без их участия.
Дизель. Основные типы и конструктивные элементы дизельных двигателей
Дизель представляет собой поршневой мотор внутреннего сгорания, имеет достаточно широкое распространение в современном автомобиле- и судостроении. Такой тип двигателей в отличие от ДВС обладает рядом неоспоримых достоинств; он более мощный, а расход его дешевого дизельного топлива экономичней. От бензинового дизельный двигатель отличается прежде всего особенностями образования и воспламенения смеси. Также за счет высокой степени сжатия они имеют более высокий КПД.
Принцип действия дизеля заключается в соприкосновении топлива со сжатым воздухом с его последующим воспламенением (подача топлива и воздуха — раздельная, независимая друг от друга).
Происходит это следующим образом: в цилиндр попадает сильно сжатый вследствие высокого давления воздух, который разогревается до определенной температуры, после чего происходит впрыск топлива, а затем его воспламенение. Энергия приводит поршень в движение, запуская весь механизм.
До 1920 года та система подачи топлива, которая применялась на первых дизельных моторах, не обеспечивала большой частоты вращения коленчатого вала. Это случилось только после изобретения Робертом Бошем топливного насоса высокого давления. (Подробнее об истории дизельного двигателя)
Основные элементы
Основными конструктивными элементами дизельного двигателя являются: топливная система, действие которой направлено на подачу необходимого количества топлива с заданными параметрами давления в определенный момент времени. Система включает: топливный фильтр, ТНВД (топливный насос высокого давления), форсунки. Блок цилиндров, кривошипно-шатунный механизм, картер, газо-распределительный механизм, а также клапаны и поршни, генератор, впускной коллектор.
Типы
По типу конструкции дизели бывают тронковыми (здесь них шатун крепится к поршню) и крейцкопфными (шатун присоединяется к специальной конструкции — крейцкопфу, имеющей соединение с поршнем). Каждый из этих видов двигателей обладает преимуществами и недостатками: тронковые более компактные по габаритам, а вот крейцкопфные снижают износ поршня и цилиндра. Однако сегодня они чаще применяются в судоходстве.
По конструкции камеры сгорания подразделяются на двигатели с непосредственным впрыском (камера сгорания не разделена). Такие дизельные моторы, благодаря установленному ТНВД с электронным управлением, работают в экономичном режиме практически без вибрации и шума.
Движки с раздельной камерой сгорания сегодня более распространенный тип силовых агрегатов, устанавливаемый на легковые автомобили.
Многие современные дизели оснащены специальной системой впрыска топлива Common Rail, особенность которой состоит в том, что горючее подается топливным насосом высокого давления через рампу, а открытие форсунок происходит по сигналу датчиков. Весь процесс автоматизирован и оснащен компьютерной программой.
Во избежании серьезных проблем в работе дизеля следует периодически проходить техническое обслуживание в специализированном сервисном центре. По необходимости квалифицированными специалистами будут произведены диагностика мотора; гарантийный, постгарантийный ремонт с применением высокотехнологичного оборудования. Правильная эксплуатация, а также своевременное обращение к опытным мастерам продлят отличную работу вашего железного друга, сэкономив деньги.
Какие типы двигателей используют дизельное топливо? – Kendrick Oil
Когда большинство людей думают о дизельных двигателях, на ум приходят образы больших личных грузовиков или 18-колесных транспортных средств.
Но на самом деле есть три основные группы дизельных автомобилей, которые используют это топливо. Они известны как малые, средние и большие.
Основные сведения о дизельных двигателях
Существует два типа этих двигателей, известных как двухтактные и четырехтактные. Большинство двигателей, работающих на дизельном топливе, являются четырехтактными, в то время как более крупные двигатели работают по двухтактному циклу.
Два типа дизельных двигателей делятся на три основные группы.
- Небольшие двигатели имеют мощность 188 киловатт (252 лошадиных силы). Небольшие дизельные двигатели производятся и используются чаще всего. Вы можете найти их в автомобилях, небольших грузовиках и некоторой строительной и сельскохозяйственной технике. Они также используются в качестве механических приводов и в некоторых небольших генераторах электроэнергии. Двигатели
- Medium имеют мощность от 188 до 750 киловатт (от 252 до 1006 лошадиных сил). Их обычно размещают в большегрузных автомобилях.
- Большие дизельные двигатели мощностью более 750 кВт. Они мощные и используются в механической, промышленной, морской и локомотивной промышленности.
Как разрабатывались дизельные двигатели
Первый дизельный двигатель был создан после того, как немецкий инженер Рудольф Дизель попытался придумать нечто более эффективное, чем двигатель Отто. Он понял, что процесс электрического воспламенения можно было бы исключить, если бы сжатие могло нагревать топливо выше температуры его самовоспламенения. Дизель предложил этот модифицированный цикл в своей работе 1892 и 1893 патентов.
После создания прототипа двигателя компании Diesel понадобился правильный тип топлива. Были предложены и порошкообразный уголь, и жидкая нефть, но он выбрал уголь, потому что он был легко доступен как побочный продукт Саарских шахт. Он использовал сжатый воздух для впрыскивания порошкообразного угля в цилиндр двигателя, но контролировать скорость впрыска было слишком сложно.
После взрыва, разрушившего экспериментальный двигатель, он перешел на жидкую нефть и продолжил использовать сжатый воздух.
Первый коммерческий тип этого двигателя (на основе патента Дизеля) был изготовлен в Сент-Луисе, штат Миссури, Адольфом Бушем. Пивовар по профессии, он видел один из двигателей на выставке в Мюнхене. Он приобрел у Рудольфа Дизеля лицензию на производство и продажу двигателей в США и Канаде.
Дизельные двигатели в военном секторе
Двигатель Рудольфа Дизеля был предшественником двигателя Busch-Sulzer, который приводил в движение многие подводные лодки ВМС США во время Первой мировой войны. Дизельный двигатель Nelseco был создан New London Ship and Engine Company в Гротон, штат Коннектикут, также использовался для этой цели. Дизельный двигатель стал основным источником энергии для подводных лодок из-за его эффективности и того факта, что его топливо можно хранить более безопасно, чем бензин.
После войны многие из тех, кто работал с этими двигателями в армии, искали гражданскую работу.
Производители дизельных двигателей смогли предоставить эти рабочие места многим ветеранам с «полудизельными» двигателями, которые были дешевле в производстве и обслуживании.
Дизельный двигатель сегодня
После многочисленных усовершенствований и изменений оригинальных дизельных двигателей (и их топлива) был создан дизель, каким мы его знаем сегодня. Он работает на дистиллятном топливе, состоящем из тяжелых углеводородов. Дизельное топливо получают из сырой нефти после производства обычного бензина. В настоящее время в Соединенных Штатах используется пять распространенных сортов этого топлива.
- Низкосернистый № 1-D — это топливо предназначено для транспортных средств, которым требуется более энергозависимый источник энергии. Например, в этом топливе нуждаются дизельные двигатели, работающие при необычно низких температурах.
- Low Sulfur No. 2-D — Дизельные двигатели, которые требуют топлива с низким содержанием серы, но не нуждаются в такой высокой летучести, как No1-D, используют эту опцию общего назначения. Его можно использовать в автомобильных и неавтомобильных целях.
- № 1-D — этот сорт топлива является еще одним вариантом легкого дистиллята для автомобильных целей.
- № 2-Д – Эта марка дизельного топлива используется в автомобильных и неавтомобильных двигателях различного назначения. Это характерно для двигателей, которые работают при различных скоростях и размерах нагрузки.
- № 4-D. Это топливо представляет собой комбинацию дистиллята и остаточного масла для двигателей, работающих на низких и средних оборотах в неавтомобильных приложениях. Дизель 4-Д используется в двигателях с постоянными или почти постоянными оборотами.
Его можно использовать в автомобильных и неавтомобильных целях.Ищете высококачественные топливные продукты и услуги?
Современные дизельные двигатели известны своей надежностью и эффективностью, но для их нормальной работы по-прежнему требуется правильное топливо. В Kendrick Oil Company мы предоставляем различные продукты и услуги для удовлетворения потребностей клиентов в Техасе, Нью-Мексико, Оклахоме, Канзасе, Колорадо и Луизиане.
Позвоните нам по телефону (800) 299-3991 или свяжитесь с нами по электронной почте, чтобы узнать больше.
Почему дизельные двигатели служат дольше?
25 июля 2021 г.
3 причины, по которым дизельные двигатели служат дольше, чем газовые20 лет назад считалось, что газовый двигатель подходит к концу при пробеге около 100 000 миль, но сегодня двигатели постоянно совершают очередной круг по одометру. Но там, где бензиновые двигатели достигают 200 000 с лишним миль, срок службы дизельных двигателей теперь часто достигает 500 000 миль и более. Вот три причины, по которым дизельные двигатели служат дольше, чем их бензиновые аналоги:
1. КОНСТРУКЦИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Мы прожили достаточно долго, чтобы знать, что больше не всегда лучше. Однако в случае с дизельными двигателями именно поэтому они служат дольше своих бензиновых собратьев. Дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия и более высокое давление в цилиндрах, чем бензиновые двигатели.
Дизельные двигатели созданы с учетом этих соображений. У них более крупные коленчатый и распределительный валы, для которых требуются более крупные подшипники и более прочные коренные и шатунные болты. Более крупные коленчатые и распределительные валы также означают увеличенный зазор, что обеспечивает лучший поток масла. Улучшенная смазка двигателя означает меньший износ двигателя, что помогает увеличить срок службы двигателя.
Существуют и другие ключевые конструктивные отличия дизельного двигателя, влияющие на его долговечность, к ним относятся:
- Шестеренчатая конструкция – Шестеренчатая конструкция большинства дизельных двигателей означает, что вам не придется беспокоиться о поломке ремня ГРМ. Это также помогает сэкономить деньги на дорогостоящем обслуживании, поскольку нет необходимости заменять ремень ГРМ.
- Форсунка охлаждения поршней – В дизельных двигателях форсунки охлаждения поршней распыляют моторное масло на нижнюю часть поршней.
- Без свечей зажигания – Компрессионные двигатели дизельных двигателей обеспечивают более медленное сгорание топлива. Это более медленное горение создает меньшее напряжение и больший крутящий момент, что присуще эффективности дизельного двигателя.
Другая причина, по которой дизельные двигатели служат дольше, чем газовые, связана с топливом, которое они сжигают. Дизельное топливо — это тип дистиллятного топлива, которое в основном производится из сырой нефти, что обеспечивает более медленный износ цилиндров дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми двигателями. Это придает дизельному топливу смазывающие свойства, продлевающие общий срок службы двигателя. Напротив, бензин в основном состоит из ароматических углеводородов, которые действуют аналогично растворителям, которые являются жесткими и коррозионно-активными.
Третий ключ к долговечности дизеля — эффективность эксплуатации. Дизельные двигатели работают с меньшим числом оборотов в минуту (об/мин) и достигают более высокого крутящего момента по сравнению с газовым двигателем. Возможность работать на более низких оборотах для достижения той же мощности означает меньший износ поршней, колец, стенок цилиндров, подшипников, клапанов и направляющих, что помогает продлить срок службы вашего двигателя. Дизельные двигатели обычно оставляют включенными, когда они не используются в течение коротких периодов времени. Поскольку большой процент износа возникает при запуске, постоянное циклическое включение и выключение двигателя снижает износ по сравнению с бензиновым двигателем. Это также снижает тепловые циклы и поддерживает постоянную рабочую температуру.
Прожектор эксперта:Вот что Стивен Питерс из компании PSP Diesel в Южном Хьюстоне, штат Техас, известной своими 6,0-литровыми двигателями Ford Powerstroke, говорит о том, почему дизельные двигатели служат дольше:
«Владельцы дизелей обычно используют свои двигатели для гораздо более серьезных целей.
Обычно это делается для обеспечения максимального крутящего момента и более продолжительной работы в течение дня, в отличие от типичных моделей запуска / остановки бензинового двигателя. Они не подвержены быстрым пускам и остановкам. Запуск двигателя является одним из самых абразивных воздействий на двигатель. Работа двигателя на холостом ходу не идеальна для его долговечности, и именно через это проходит большинство этих грузовиков. Запуская их в начале дня и выключая в конце, они работают долгие часы и работают очень усердно, но в этом и заключается их цель».
Петерс добавляет: «Дизельные двигатели просто прочнее. Блоки больше, стенки толще, поршни больше, например. И даже с добавленной массой, не говоря уже о точности допусков в кольцах для предотвращения прорыва газов, конструкция разработана с учетом смазки, что помогает уменьшить трение и повреждение трущихся частей».
ОБСЛУЖИВАНИЕ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ НЕОБХОДИМО ДЛЯ СРОК СЛУЖБЫ ДВИГАТЕЛЯ Несмотря на то, что дизельные двигатели рассчитаны на долгий срок службы, как и все ценные вещи, вы захотите позаботиться о своих инвестициях, регулярно выполняя техническое обслуживание.
Владельцы дизельных двигателей могут принять простые, но эффективные профилактические меры, используя присадки к топливу и маслам для своих масел и топливных смесей. Поскольку смазывающая способность является высоким стандартом для дизельных двигателей, присадки помогают сбалансировать топливные смеси, обеспечивая большую смазывающую способность топлива со сверхнизким содержанием серы. Моторные масла, разработанные с учетом повышенных требований дизельных рабочих лошадок, служат дольше, имеют меньшую вязкость, а также улучшенную теплопередачу. Высококачественная охлаждающая жидкость двигателя помогает снизить общую рабочую температуру, чтобы уменьшить дополнительное трение из-за теплового расширения. Присадки и охлаждающие жидкости Hot Shot’s Secret были специально разработаны для тяжелых условий эксплуатации дизельных двигателей.
Благодаря простому добавлению подходящих моторных и трансмиссионных жидкостей вы можете быть уверены, что ваш дизельный двигатель прослужит долго.