Как устроен дизельный двигатель: Как работает дизельный двигатель?

Турбонаддув. Этот элемент предназначен для нагнетания в цилиндры дополнительного объема воздуха, что позволяет увеличить подачу горючего и повысить мощность силового агрегата. Принцип работы дизельного двигателя подразумевает высокое давление выхлопных газов, которое дает возможность обеспечить эффективность наддува с низких оборотов и при этом избежать эффекта «турбо-ямы». Отсутствие дроссельной заслонки в силовых агрегатах этого типа упрощает схему управления компрессором и позволяет поддерживать эффективность наполнения цилиндров во всем диапазоне оборотов. В первую очередь, наддув позволяет оптимизировать процессы сгорания смеси в ситуациях, в которых атмосферный силовой агрегат будет испытывать нехватку воздуха. Наличие турбины обеспечивает повышение мощности при меньшем рабочем объеме и меньшей массе мотора. При этом снижается жесткость его работы. Установка дополнительного интеркулера – промежуточного охладителя воздуха, позволяет дополнительно повысить мощность силового агрегата на 15% и более за счет увеличения массового наполнения цилиндров.

Специфика работы турбины обуславливает срок ее эксплуатации, значительно меньший, чем ресурс самого дизельного двигателя. При этом, в связи с форсированием, снижается и срок работы силового агрегата, в камерах сгорания которого постоянно поддерживается повышенная температура, требующая охлаждения подаваемым через дополнительные форсунки маслом. Эта конструктивная особенность влечет за собой критическую требовательность мотора к качеству смазочных материалов.

Форсунки. Этот элемент топливной системы предназначен для подачи строго отмеренной дозы горючего в точно рассчитанный момент времени. Появление электронного управления подачей топлива позволило организовать его двухступенчатую подачу неравномерными порциями. При воспламенении первичной дозы повышается температура в камере, после чего в нее поступает основной «заряд» на этот цикл. Такая схема дала возможность исключить скачкообразное нарастание давления и снизить шум работы двигателя. В зависимости от конструкции различают два типа распылителей.

• Насос-форсунки. Эта конструкция объединяет в себе распылитель и плунжерный насос.  Данный элемент устанавливается по одному на каждый цилиндр и приводится в действие толкателем, соединенным с кулачком распредвала. Линии подачи и слива горючего представляют собой технологические каналы в головке блока, благодаря чему может быть достигнуто давление до 2200 бар. Электронный блок управления отвечает за дозирование порции топлива и контроль угла опережения впрыска путем отправки сигналов на запорные пьезоэлектрические или электромагнитные клапаны. Конструкция насос-форсунок позволяет эксплуатировать их в многоимпульсном режиме, совершая от 2 до 4 впрысков за один цикл. Такая технология позволяет смягчить работу силового агрегата и снизить токсичность выхлопа.
• Common Rail. Эта конструкция представляет собой общую топливную магистраль (рампу), в которой накапливается горючее, после чего по команде электронного управляющего блока впрыскивается через пьезоэлектрические или электромагнитные форсунки. Конструкция данного типа подразумевает применение ТНВД только для нагнетания давления в аккумуляторе, не используя его для регулировки момента впрыска и дозирования порций топлива. Такое конструктивное решение позволило сократить расход горючего до 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах до 25%. Электронный блок управления распылителями контролирует длительность фазы впрыска и оптимальный момент ее проведения по показателям ряда датчиков – температурного режима мотора, текущей нагрузки на него, давления в рампе, положение педали акселератора и т.д.

Сочетания турбины и системы Common Rail на сегодняшний день считается наиболее эффективным способом увеличения мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении токсичности его выхлопа.

Дизельный двигатель: принцип работы и устройство

Автор Алексей Белокуров На чтение 10 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано 08.08.2021

Дизельный двигатель конструктивно не отличается от силового агрегата на дизеле. Ключевой особенностью, отличающей его, является только принцип работы. Первые двигатели на дизельном топливе появились еще в начале двадцатого века и эксплуатировались на судах, тракторах, тепловозах. На закате эпохи двадцатого века автодизель, как еще называют силовой аппарат на дизельном топливе, начали эксплуатировать на автомобилях.

Впервые, ТНВД или топливный насос высокого давления был усовершенствован немцем Бош в двадцатые годы прошлого столетия. С этого момента можно считать и началось усиленная популяризация данного двигателя. Теперь этот мотор стали использовать не только на судах и станках, но и на тепловозах и дизель-поездах. Так называли в прошлом веке рельсовые автобусы.

Двигатель внутреннего сгорания на дизеле отличается по мощности от бензинового в лучшую сторону. Но многие начинающие автовладельцы не разбираются в них и не понимают, что такое дизель, а что такое двигатель на бензиновом топливе.

Давайте рассмотрим конструкцию дизельного силового агрегата в подробностях, чтобы узнать, как он устроен и принцип работы.

Содержание

1. Устройство системы дизельного двигателя
2. Принцип работы дизельного двигателя
3. Устройство топливной системы
4. ТНВД
5. Форсунки
6. Топливный фильтр
7. Дополнительные компоненты двигателя
8. Принцип работы турбины
9. Турбонаддув он же турбонагнетатель состоит из
10. Цикл работы турбонаддува
11. Интеркулер и форсунка
12. Плюсы и минусы дизельного мотора
13. Заключение

Устройство системы дизельного двигателя

Изнутри мотор на дизеле изготовлен из следующих блоков:

• цилиндры и поршни;
• форсунки;
• клапаны впуска и выпуска;
• нагнетающий давление компрессор;
• охладитель воздушных масс.

Виды дизельного двигателя классифицируются по конструкциям камер сгорания. Их всего три:

1. Отдельные камеры сгорания. Автодизель в таких аппаратах попадает в одну камеру. Ее можно увидеть, если раскрутить ГБЦ. Затем масса в вихревой камере сжимается до самого минимума. Начинается воспламенение ее, и только потом воспламененная воздушная масса приходит в первую камеру.
2. Неразделенная. Схема работы подобного силового аппарата проста. Камера находится в поршне, а топливо подается в образующееся пространство над поршнем. Особенности такого мотора заключаются в экономии горючего. Однако шумность работы его повышается.
3. Предкамерные силовые агрегаты. Это третья разновидность двигателей внутреннего сгорания на дизеле. Они оснащаются вставной форкамерой. Она подсоединяется с цилиндрами путем специальных трубок. Именно от этих трубок, точнее от их размеров и форм будет зависеть экономичность потребления горючего, экологичность выбросов, шумность и мощность мотора.

Степень сжатия в камерах разных видов дизельного двигателя различная. Но однозначно, что она намного выше, чем у бензинового. А рабочий процесс начинается с попадания воздушной массы в камеру сгорания, где она должна разогреться до определенной температуры.

Силовые аппараты на дизеле могут быть как двухтактными, так и четырех-тактными. В последнее время компании стали выпускать по большей части четырех-тактные двигатели. Они надежней и мощнее, чем двухтактные.

На морских судах используются реверсивные моторы на дизеле. Также такие же моторы применялись ранее на тепловозах. Подобные силовые агрегаты нужны были для того, чтобы механизм мог двигаться назад.

Теперь вы знаете, как устроены современные дизельные двигатели, которые работают в автомобилях. Давайте посмотрим на принцип работы таковых.

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы двигателя на дизельном топливе таков:

• поршень снижается до нижнего своего положения;
• свежие воздушные массы прибывают в пространство, оставшееся после того, как поршни опустились в самую нижнюю точку;
• поршень подымается до упора, воздушная масса постепенно нагревается;
• поршень доходит до высочайшей точки подъема, температура нагрева смеси достигает 800 градусов по Цельсию;
• теперь происходит впрыск топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания. Горючее и воздух возгораются, так как происходит воспламенение топлива из-за соприкосновения с горячими воздушными массами.

Из-за горения смеси внутри камеры образуется шум, который водитель может слышать во время работы дизельного мотора. Процесс полного сгорания даже небогатой топливной жидкости способствует высокому крутящему моменту силового агрегата. Поэтому дизельные движки считаются экономичными и мощными, в отличие от бензиновых моторов.

Внимание! Процесс горения воздушных масс длится столько, сколько нужно для, чтобы произошел впрыск горючего. Поэтому вся работа мотора происходит при постоянном давлении разгоряченных газов. Это сказывается на долговечности мотора.

Опытные механики говорят, что для дизельных двигателей важным является присутствие чистого воздуха. Поэтому воздушные фильтры необходимо чистить и менять на втором техническом обслуживании во избежании непроходимости воздушной смеси. Иначе слабый доступ воздуха приведет к проблемам в работе движка.

Теперь давайте посмотрим, как устроена топливная система мотора на дизеле.

Устройство топливной системы

Список устройств, входящих в дизельный двигатель, был дан выше. Здесь будет рассмотрено его строение в подробностях. Вы узнаете, что из себя представляет ТНВД дизельного ДВС, какие используются форсунки. Как и когда надо менять масло и топливный фильтр.

ТНВД

ТНВД – это топливный насос высокого давления в дизельном моторе. Он подключается к форсункам и подает в них горючее. Производитель устанавливает параметры, по каким он должен работать. Эти параметры зависят от количества оборотов и давления турбонаддува.

Сегодня изготавливается и устанавливается в силовые аппараты один из типов топливных насосов высокого давления: рядный или плунжерный, распределительный.

Форсунки

В систему дизельного двигателя входят и форсунки. Устройства распыляют и подают дизель в камеру сгорания. В этих устройства находится распределитель, который задает форму пламени.

Существует также два вида форсунок. Одни с дырчатым распределителем, другие с шрифтовым.

Топливный фильтр

Топливное фильтрующее устройство – это «печень» дизельного двигателя. Фильтр принимает на себя грязное топливо и очищает его. Опытные механики советуют заменять топливный фильтр через каждые 15 000 километров или чаще, если горючее плохое.

При плохо работающем топливном фильтре в дизельном двигателе начинаются проблемы с мощностью, тягой. Что в конечном итоге приводит к поломке движка.

Дополнительные компоненты двигателя

В конструкции дизельного двигателя присутствуют и другие детали. Например, турбина. Многие моторы оснащаются турбонаддувом для увеличения мощности. Обычные же атмосферники не имеют такого устройства.

Давайте рассмотрим, что такое турбонадув и из чего он состоит.

Принцип работы турбины

Большое количество воздуха подается в цилиндры через турбонаддув. Также увеличивается подача горючего во время рабочего цикла. Все это позволяет увеличить мощность мотора.

Так как давление насоса в дизельном двигателе выше и постоянное, то это помогает избежать турбоям, которые часто присутствуют на бензиновом моторе. Которыми также часто недовольны владельцы бензиновых турбодвигателей.

Принцип работы турбины таков:

1. Отработанные газы проходят через компрессор.
2. Они постепенно раскручивают колесо турбины.
3. Затем вращение турбинного колеса передается компрессорному. Так происходит потому, что они оба установлены на одном валу.
4. Под действием вращения турбокомпрессор сжимает воздух. Затем последний поступает в интеркулер.
5. Здесь он начинает охлаждаться. Потом поступает снова в цилиндры силового агрегата.

Таким образом работает турбинное устройство. Дизельный двигатель запускается даже при отрицательных температурах внешней среды. Свечи накаливания разогревают воздушную смесь до 900 градусов. Именно поэтому сквозь турбины в цилиндры могут поступать холодные воздушные массы.

Турбонаддув он же турбонагнетатель состоит из

Турбонаддув дизельных двигателей состоит из следующих компонентов:

• воздухозаборник;
• компрессор;
• клапан для регулировки отработанных газов;
• заслонка для дросселя;
• фильтрующее устройство;
• интеркулер для охлаждения воздушных масс;
• давления датчики;
• коллектор впуска;
• соединительные трубки.

В свою очередь в турбину входят элементы:

• подшипники, которые создают вращение ее;
• чехол на турбине;
• чехол на компрессоре;
• сталистая сетка.

Есть разные виды турбонаддувов и их особенности. Так, например, в турбине с изменяемой геометрией измененное сечение входного клапана регулирует поток отработанных газов. Два компрессора устанавливаются последовательно для того, чтобы за каждый режим работы отвечало одно из устройств, а не два за все или одно за все режимы работ.

Если же компрессоры в моторе установлены параллельно, то турбоямы становятся еле ощутимы. Механический и автоматический турбьонаддув, установленные вместе, способствуют увеличенную мощности. Например, первый включается при низких оборотах, а второй при высоких.

Цикл работы турбонаддува

Теперь вы знаете, что такое турбонаддув и как он работает. Давайте посмотрим, каков его цикл.

1. Турбокомпрессор создает вакуум. Внутрь турбонаддува всасываются воздушные массы.
2. Дальше в работу вступают роторы.
3. Интеркулер охлаждает воздушные массы.
4. Впускной коллектор пропускает через себя холодный воздух. Но перед тем, как он попадет в него, воздушные массы проходят очистку через воздушные фильтрующие устройства.
5. Когда воздух будет набран до достаточного количества, клапан закроется.
6. Уже отработанные воздушные массы проходят в турбину силового агрегата внутреннего сгорания и давят на ротор.
7. Скорость вращения самой турбины и ее вала увеличивается до 1500 оборотов в секунду.

Таким образом за счет всех этих действий образовывается давление, которое и увеличивает мощность дизельного двигателя.

Интеркулер и форсунка

Интеркулер для двигателя на дизеле был создан, чтобы не подвергать каждодневному ремонту детали мотора. Детали двигателя при действии на них высоких температур подвергаются быстрому износу. Чтобы такого не происходило, были созданы интеркулера.

Топливо, подающееся через форсунки, правильно распределяется и в нужном количестве. Поэтому не происходит детонации при правильном расположении угла подачи.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Дизельные двигатели славятся мощностью и надежностью, но и не только этим. Давайте посмотрим, какие новые системы дали двигателям вторую жизнь. Например, одним из компонентов, разработанных для современных движков, стала система Common Rail.

Питание Common Rail ставится на аппараты на дизеле с девяносто седьмого года прошлого столетия. По сути, она является усовершенствованным способом поступления топлива в камеру сгорания, повышает давление. Изготовление, которого не зависит от скорости вращения силового агрегата или давления.

Ключевым различием Common Rail от обычного ТНВД является то, что последний нужен просто для увеличения давления в топливной магистрали. Насос не дозирует цикловую подачу дизеля и не регулирует поступление его.

На низких оборотах такой аппарат работает без задымления при большей цикловой подаче автодизеля. У него – высокий вращающий момент происходит и при низких оборотах. Такая функция делает машину «отзывчивой» в движении.

Поэтому в РФ на две тысячи седьмой почти все моторы грузовиков были переделаны на дизельные аппараты. Теперь производительность и эффективность их повысилась в несколько раз если приравнивать к тому, что было до этого.

В использованных газах аппарата на дизеле находится малое количество оксида углерода.  Также силовой агрегат на дизеле экономичен, если приравнивать его к бензиновому, на тридцать, а то и пятьдесят процентов. Так происходит потому, что в моторе на дизеле степень сжатия воздуха доводится до больших чисел, если сравнивать со степенью сжатия топливной смеси в силовых агрегатов на бензине.

Единственным минусом дизельных моторов с турбонаддувом является сам турбокомпрессор. Так как срок деятельности турбины всего 75 000 километров, то автовладельцам приходится заменять ее, устанавливая новую. Поэтому многие водители не хотят таких растрат и мучений, покупают обычные атмосферные движки на дизеле.

Хотя среди молодого поколения все больше становится поклонников турбодизелей. Некоторые даже увеличивают мощность в турбине, тюнингуют старые атмосферные движки. Поэтому дизельные моторы стали все больше пользоваться популярностью, чем бензиновые.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое дизельный двигатель и принцип его работы. Покупать машину с ним или без него – решать вам.  Опытные механики говорят, что дизельные мотора реже других появляются на ремонте, даже на капитальный ремонт попадают через 150 000 километров. Если правильно и вовремя ухаживать за дизельным мотором, он прослужит долго и пройдет те заветные полмиллиона километров без капитального ремонта.

Как работает дизельный двигатель —

Большинство людей не тратят много времени на размышления о двигателях, если только в их машине не перестает работать что-то. Двигатели на самом деле очень увлекательны, особенно если вы узнаете разницу между бензиновыми и дизельными двигателями. Дизельные двигатели обычно ассоциируются с огромными грузовиками и облаками дыма, но это еще не все. Это очень мощные, прочные и экономичные двигатели.

Немецкое начало

Дизельный двигатель был изобретен немцем по имени Рудольф Дизель, когда он нашел способ улучшить существующий двигатель внутреннего сгорания с помощью более высоких температур и давлений.

Внутреннее сгорание

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель работает на внутреннем сгорании, что означает, что он сжигает топливо внутри корпуса двигателя, а не снаружи. Это более экономично, чем внешний двигатель, потому что нет разделения между тем, где производится тепло, и где оно используется.

Зажигание

Бензиновый и дизельный двигатели работают одинаково, за исключением того, как воспламеняется топливо. Там, где бензиновый двигатель сжимает топливно-воздушную смесь, а затем воспламеняет ее от свечи зажигания, дизельный двигатель сжимает только воздух и сжимает его гораздо сильнее, так что он нагревает и воспламеняет топливо, которое распыляется в нем, без искры. Цель этого сгорания — привести в движение поршень, который приводит в движение коленчатый вал и шестерни.

Двух- и четырехтактный двигатель

Количество «ходов» двигателя обычно относится к количеству ступеней, которые он имеет. В четырехтактном двигателе четыре ступени. Воздух всасывается в цилиндр через клапан. Затем поршень движется вверх и сжимает воздух, нагревая его, а топливо впрыскивается и самовоспламеняется. Тепло от этого сгорания толкает поршень вниз, вращая коленчатый вал. Наконец, поршень возвращается в исходное положение, вытесняя воздух из клапана, который открывается, позволяя ему выйти. В двухтактном двигателе есть три ступени, хотя поршень перемещается только один раз, в отличие от двухтактного в четырехтактном двигателе. Процесс начинается, когда новый воздух поступает в цилиндр и вытесняет старый воздух. Клапаны закрываются, и поршень движется вверх, сжимая и нагревая воздух, который воспламеняет топливо при впрыске. Наконец, сгорание топлива толкает поршень обратно вниз, который вращает коленчатый вал и приводит в движение колеса.

Baltimore Freight-Liner Western Для всех ваших потребностей в грузоперевозках

Хотите ли вы модернизировать свой парк до эвакуаторов или просто интересуетесь новейшими технологиями грузоперевозок, вы можете положиться на Baltimore Freightliner-Western Star. Мы предоставляем первоклассные услуги для отрасли грузоперевозок в течение 30 лет и будем рады помочь вам в покупке нового первоклассного грузовика, поиске необходимых вам специальных запчастей или ремонте вашего грузовика.

Эта запись была размещена на Понедельник, 24 июня 2019 г., в и подается под Основы грузоперевозок. Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через Лента RSS 2.0. И комментарии и запросы в настоящий момент закрыты.

дизельный двигатель — Студенты | Britannica Kids

Введение

Из всех двигателей внутреннего сгорания дизельный двигатель является наиболее эффективным, т. е. он может извлекать наибольшее количество механической энергии из заданного количества топлива. Он достигает такого высокого уровня производительности за счет сжатия воздуха до высокого давления перед впрыском очень мелких капель топлива в камеру сгорания. Высокие температуры, возникающие при сильном сжатии воздуха в дизельном двигателе, заставляют топливо сгорать без свечи зажигания, необходимой в бензиновом двигателе.

Как работает дизельный двигатель

В дизельных двигателях используется обычное расположение цилиндра и поршня. Цилиндры могут быть расположены вертикально в линию, в два ряда, образующих букву V, или с цилиндрами, расходящимися от центра, как спицы в колесе. (См. также Двигатель внутреннего сгорания; Автомобиль, «Электростанция».)

В широко используемом четырехтактном двигателе поршень втягивает воздух в цилиндр во время первого такта. Во время второго такта воздух в цилиндре сжимается примерно до одной пятнадцатой части своего первоначального объема. Инженеры называют это степенью сжатия 15:1 или 15:1. В конце сжатия давление воздуха более чем в 40 раз превышает атмосферное, а температура воздуха превышает 1000°F (540°C). В этот момент через топливный насос в цилиндр впрыскивается заданное количество мелкодисперсного топлива или топлива в виде очень мелких капель. Очень высокая температура воздуха в цилиндре вызывает очень быстрое сгорание топлива без использования свечи зажигания. Высокотемпературный сгоревший газ толкает поршень к нижней части цилиндра, передавая мощность на коленчатый вал во время третьего такта. Во время четвертого такта газы сгорания под низким давлением выталкиваются через выпускное отверстие. Таким образом, только один удар из четырех обеспечивает мощность.

В двухтактных двигателях, которые, как правило, меньше, чем четырехтактные дизельные двигатели, воздух поступает непосредственно перед началом сжатия, а сгоревшие газы выпускаются ближе к концу рабочего такта. Таким образом, двухтактный двигатель развивает мощность один раз за каждый второй такт. Двухтактный двигатель, как правило, менее эффективен, чем четырехтактный, но может развивать большую мощность при заданном размере двигателя и скорости. Двухтактные двигатели используются там, где необходимы небольшие одно- или двухцилиндровые двигатели и где для прерывистой работы четырехтактного двигателя потребуется слишком большой маховик, чтобы двигатель работал с почти постоянной скоростью.

Сердцем дизельного двигателя является его система впрыска топлива. Каждый цилиндр имеет отдельный топливный насос, который может развивать давление свыше тысячи фунтов на квадратный дюйм (70 килограммов на квадратный сантиметр), чтобы нагнетать отмеренное количество масла через очень маленькие отверстия форсунки в цилиндр. Высокие давления в сочетании с маленькими отверстиями вызывают распыление топлива. Количество топлива, впрыскиваемого при каждом такте, должно варьироваться в соответствии с требованиями к мощности, предъявляемыми к двигателю. Для дизельных двигателей могут использоваться различные типы масел. Наиболее часто используемое масло, обычно называемое дизельным топливом, аналогично тому, которое используется в домашних системах отопления.

Высокие давления, возникающие при сжатии, требуют больших пусковых двигателей для автомобильных дизелей. Большие неавтомобильные дизельные двигатели обычно запускаются с подачей сжатого воздуха от вспомогательного компрессора и резервуара для хранения воздуха. Для холодного небольшого дизельного двигателя во время запуска требуется источник тепла в цилиндре, называемый свечой накаливания, чтобы способствовать начальному сгоранию. В очень холодную погоду требуются более длительные периоды прогрева, а также следует позаботиться о том, чтобы топливо могло свободно течь из бака в двигатель. Поэтому дизельные двигатели не рекомендуются для использования в автомобилях в очень холодном климате, если топливо не может быть предварительно подогрето. Производительность больших дизельных двигателей можно улучшить за счет добавления нагнетателя, который предварительно сжимает воздух перед его подачей в цилиндр, тем самым увеличивая количество воздуха и топлива, доступных для сгорания во время каждого рабочего такта.

История и применение

Дизельный двигатель был впервые разработан немецким инженером Рудольфом Дизелем, который попытался улучшить эффективность парового двигателя и бензинового двигателя, который был изобретен незадолго до этого (см. Дизель, Рудольф). Современный дизельный двигатель все еще очень похож на двигатель, описанный Дизелем в его первоначальном патенте 1892 года и его описании 1893 года. Первый дизельный двигатель для коммерческого использования был построен в Соединенных Штатах и ​​установлен в Сент-Луисе, штат Миссури, пивоваренной компанией в 189 году.