Как устроен дизельный двигатель — журнал За рулем
У дизельного двигателя свой язык общения с владельцем. Перевод на человеческий выполнил Стас Панин.
Обитель зла
Каждые пять лет в Европе принимают новые экологические нормы. Как назло, наибольшие ужесточения касаются тех выбросов, которые более характерны для дизеля, — речь об оксидах азота и твердых частицах. От Евро‑3 до Евро‑6 допустимый уровень понизили соответственно в восемь и десять раз.
Даже при нормальном сгорании дизельного топлива неизбежно образование твердых частиц — сажи. А режимов неполного сгорания предостаточно, причем в каждом выбросы сажи повышаются многократно. Пресловутые оксиды азота образуются в камере сгорания при высокой температуре и большом избытке воздуха в топливовоздушной смеси, на котором, собственно, и работает дизельный двигатель. Из-за этого же избытка воздуха привычный нейтрализатор не способен их обезвреживать.
Для начала инженерам пришлось внедрить систему рециркуляции отработавших газов (EGR), которая направляет часть их обратно на впуск. Многие думают, что это нужно просто для дожигания выхлопных газов. Отчасти так, но основная задача — снизить количество кислорода в свежей топливо‑ воздушной смеси и сбить температуру сгорания в цилиндре. Иногда системой рециркуляции снабжают и бензиновые двигатели. У дизеля она состоит из управляющего клапана, охладителя потока газов и впускного запорного клапана.
Управляющий клапан EGR установлен на стороне выпуска и отводит отработавшие газы (ОГ) обратно на впуск. Его работой заведует модуль управления двигателем. Также в клапан встроен датчик положения. Предусмотрена функция самоочистки: при выключении двигателя клапан несколько раз открывается и закрывается. При выходе из строя системы EGR он остается закрытым. Однако неред
www.zr.ru
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Температуры, кипения, плавления, прочие… Перевод единиц измерения температуры. Воспламеняемость. / / Температура выходящих газов, температура выхлопных газов, температура выпуска, вытяжная температура, температура выхлопа, температура выхлопных газов, температура отходящих газов — различные процессы, природный газ, сжиженный газ, дизтопливо и т.д…
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dpva.ru
Рабочая температура дизельного двигателя – как достичь и контролировать?
Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.
Особенности дизельного двигателя
Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.
Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.
Достоинства и недостатки дизельного мотора
Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.
Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.
Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.
Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.
Основные параметры агрегатов на дизеле
Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.
Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.
Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.
Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.
Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов
Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.
Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.
На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.
Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.
Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?
Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.
Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.
Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.
Если во время движения дизельный двигатель не способен выйти на рабочую температуру, это однозначно один из симптомов неисправности, так как КПД снижен. Из-за падения мощности снижаются динамические характеристики, при этом увеличивается расход топлива. Подобные проблемы могут указывать на несколько неисправностей:
• система охлаждения неисправна;
• компрессия в цилиндрах низкая.
Если дизельная силовая установка не прогрелась до рабочей температуры, то во время движения под нагрузкой дизтопливо не сгорает полностью, в результате образуется нагар, топливные форсунки засоряются, сажевый фильтр быстро выходит из строя, изнашиваются различные элементы дизельного мотора и это далеко не полный список последствий.
Например, если забьет форсунки подачи топлива, дизтопливо будет не распыляться, а в лучшем случае заливаться в камеры сгорания, соответственно топливо не может полностью сгореть, на поршнях сначала образуется нагар, а позже из-за перегрева поверхность может попросту прогореть. Если прогорит выпускной клапан, в цилиндре упадет компрессия, давления сжатия будет недостаточно для воспламенения топливной смеси. Соответственно и рабочая температура для такого двигателя будет исключена, запуск будет одинаково
Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.
carnovato.ru
Рабочая температура дизельного двигателя
Поддержание температуры дизельного двигателя в строго заданных рамках является важным параметром для достижения оптимальных эксплуатационных показателей. От конструктивных особенностей и целевого назначения двигателя будет зависеть, какая рабочая температура дизеля будет нормальной для того или иного мотора.
Рабочий температурный режим одного ДВС может заметно отличаться от другого. Что касается дизельного двигателя, его рабочая температура (при условии полностью исправного агрегата, системы охлаждения и других узлов) зависит от ряда условий.
Читайте в этой статье
Показатель степени сжатия
Дизельный мотор работает по принципу самовоспламенения смеси от контакта распыленной солярки с разогретым от сжатия воздухом. Чем сильнее сжимается (разогревается) в цилиндре воздух, тем интенсивнее происходит вспышка после топливного впрыска, при этом количество подаваемого топлива остается одинаковым.
Зависимость эффективности вспышки от степени сжатия (повышения температуры воздуха) влияет на КПД дизельного двигателя. Получается, моторы с высокой степенью сжатия условно можно считать более «горячими».
Стоит также учитывать, что степень сжатия повышают только до определенных пределов. Топливно-воздушная смесь в цилиндре должна не взрываться от контакта с разогретым воздухом, а равномерно сгорать. Сильное увеличение степени сжатия может привести к бесконтрольному воспламенению топлива, что вызывает детонацию, локальные перегревы и ускоренный износ цилиндропоршневой группы.
Допустимые рабочие температуры дизельных ДВС
Температура дизельного двигателя будет напрямую зависеть от типа мотора. От поддержания рабочего температурного показателя дизельного агрегата зависит процесс смесеобразования и сгорания топливно-воздушной рабочей смеси, а также нормальное функционирование других систем ДВС.
После выхода на рабочую температуру время испарения солярки сокращается до оптимального показателя, уменьшается период задержки самовоспламенения. Топливно-воздушная смесь сгорает равномерно и полноценно, что приводит к увеличению КПД дизеля, меньшему расходу топлива и снижению токсичности выхлопных газов.
По утверждениям специалистов, оптимальным показателем рабочей температуры дизельного мотора считается температурный режим на отметке от 70 до 90 градусов Цельсия. Допустимым максимумом в процессе работы дизеля под нагрузкой является повышение температуры дизельного двигателя до 97 градусов, но не выше.
Дизель не прогревается до оптимальной температуры
В процессе прогрева исправного дизельного ДВС в режиме холостого хода желательно дождаться нагрева охлаждающей жидкости до температуры около 40-50°С. При сильном минусе за бортом дизель может и вовсе начать прогреваться только в движении. Начинать езду необходимо на пониженной передаче, придерживаясь отметки около 2-2.5 тыс. об/мин. Когда температура поднимется до 80°С, нагрузку на мотор можно увеличить.
Рекомендуем также прочитать статью о том, почему дизель дымит черным дымом. Из этой статьи вы сможете узнать о причинах дымления дизельного двигателя на различных режимах его работы. Если дизель не выходит на рабочую температуру в движении, это говорит о том, что произошло снижение его КПД. Падает мощность, автомобиль хуже разгоняется, возрастает расход дизтоплива и т.д. Данные симптомы могут указывать на следующие неполадки: Работа дизеля, который не прогрелся до рабочей температуры, под серьезной нагрузкой приводит к неполному сгоранию смеси, активному образованию нагара, засорению топливных форсунок, ускоренному износу узлов силового агрегата, выходу из строя сажевого фильтра и т.д.В качестве примера можно рассмотреть засорение распылителя дизельной форсунки. Качество распыла топлива снижается, форсунка «льет» солярку. Топливо начинает сгорать неравномерно и несвоевременно, догорает на поршне и вызывает его прогар. Также прогорать может и выпускной клапан. Результатом становится падение компрессии, то есть воздух в неисправных цилиндрах не сможет сжиматься до такой температуры, при которой сгорание смеси будет оптимальным. Дизельный ДВС в подобных условиях не выйдет на рабочую температуру, будет испытывать затруднения с запуском «на холодную» и после прогрева.
Читайте также
-
Почему греется дизельный двигатель
Причины и результаты перегрева дизельного двигателя. Что делать, если дизель греется: диагностика и устранение неисправностей. Важные рекомендации.
krutimotor.ru
Температура выхлопных газов дизельного двигателя
Рабочая температура дизельного двигателя: контролируем и сохраняем «сердце» машины
На сегодняшний день двигатели, работающие на дизельном топливе так же популярны, как и бензиновые движки. В работе такого агрегата есть свои особенности и показатели, которые следует учитывать и контролировать. Одним из важных показателей является рабочая температура дизеля.
Особенности дизельного двигателя
Перед тем, как говорить о конкретных параметрах, нужно сказать, что вообще из себя представляю двигатели, работающие на дизельном горючем. Идея создания такого вида моторов появилась в 1824 году. Тогда известным французским физиком была выдвинута теория, согласно которой горючее будет нагреваться до нужной температуры за счет стремительного сжатия.
Но такой принцип стал применяться на практике только через несколько десятков лет, а первый дизельный мотор был выпущен в 1897 году. Концепт был разработан Рудольфом Дизелем. Работает такой двигатель по принципу самовоспламенения распыленного горючего, которое взаимодействует с воздухом, который нагревается в процессе сжатия. Такой двигатель устанавливается во многие модели машин, например, в стандартные автомобили, грузовики, сельскохозяйственную технику, танки и другие виды транспортных средств.
Достоинства и недостатки дизельного мотора
Обязательно стоит сказать о том, какие у дизельных моторов достоинства и недостатки. Начать следует с плюсов. Для таких моторов не нужно какого-то особенного горючего, к его качеству нет серьезных требований. Чем больше в топливе будет атомов углерода и чем больше будет его масса, тем выше будет показатель теплотворности, с которым работает двигатель, от чего будет повышаться и эффективность устройства. Иногда коэффициент полезного действия такого двигателя превышает отметку в 50%.
Машины, в которых стоит такой мотор, более «отзывчивы», все благодаря тому, что значение вращающего момента на низких оборотах достаточно высоко. Подобное устройство отлично будет работать на спорткаре, который рассчитан под постоянное нажатие педали газа. Именно благодаря этому фактору дизели часто ставятся в большие грузовые машины. Да и количество угарного газа в выхлопах, которые дают дизели, гораздо меньше, нежели у двигателей, которые используют для работы бензин. Это действительно значительное преимущество. Плюс ко всему, цена на дизельное горючее немного меньше, чем на бензин, что дает возможность немного сократить расходы на передвижение с помощью такой машины.
У недостатков дизелей есть определенный характер. По причине возникновения значительного механического напряжения во время работы, элементы, из которых состоит дизельный двигатель, должны изготавливаются достаточно качественными и мощными, потому и возрастает цена на них. Также это оказывает влияние и на развиваемую мощность, причем влияние не самое лучшее. Нынче очень важен экологический аспект, поэтому для того, чтобы уменьшить выброс выхлопных газов, автолюбители готовы заплатить больше, дабы мотор в их машине был более «чистым».
Еще одним значительным недостатком дизелей является повышенная вероятность того, что зимой топливо может застывать, если в том регионе, где Вы живете, температура опускается достаточно низко. Выше описано, что серьезных требований к качеству топлива нет, но это относится только к масляным примесям, а вот ситуация с механическими примесями более серьезная. Детали двигателя очень восприимчивы к таким добавкам. Если примеси низкокачественные, то элементы движка могут выйти из строя, а их замена обойдется Вам в кругленькую сумму.
Основные параметры агрегатов на дизеле
Перед тем, как дать ответ на вопрос относительно рабочей температуры дизельного движка, стоит обратить внимание на его основные параметры. Этими параметрами являются тип механизма, зависимо от количества тактов мотор может быть двух- и четырехтактным. Достаточно важную роль играет количество цилиндров, их локация и порядок работы. Огромное влияние на мощность машины оказывает крутящий момент.
На рабочую температуру в цилиндрах дизельного движка оказывает сильное влияние степень сжатия топливно-газовая смесь. Мотор работает за счет того, что пары горючего воспламеняются в момент взаимодействия с очень горячим воздухом. Из-за высокой температуры происходит увеличение объема, что приводит к поднятию поршня, который толкает коленчатый вал. Чем выше будет степень сжатия, то есть тем сильнее будет расти температура, тем интенсивнее будет протекать процесс, описанный выше, от чего будет расти и эффективность работы. А вот объем горючего не изменится.
Но нужно помнить, что наиболее эффективной работа будет тогда, когда топливно-воздушная смесь будет не взрываться, а равномерно сгорать. Если степень сжатия будет чрезмерно большой, что это может стать причиной очень нежелательного результата – воспламенение перестанет быть контролируемым. Плюс ко всему, такая ситуация не только сделает работу менее эффективной, но и приведет к тому, что детали поршневой группы будут сильно нагреваться, от чего быстрее выйдут из строя.
Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов
Каким же образом топливно-воздушная смесь сгорает внутри дизельного мотора, и какая температура в этот момент держится в камере? Весь рабочий процесс движка можно поделить на четыре основных этапа.
На первом этапе в камеру сгорания впрыскивается топливо. Все это происходит в условиях высокого давления. С этого начинается работа двигателя.
На второй фазе происходит самовоспламенение хорошо распыленной смеси. Она начинает гореть. Хотя не всегда весь объем горючего перемешивается с воздухом достаточно хорошо. Есть зоны с неравномерной структурой, гореть они начинают чуть позже, чем остальная часть горючего. Тогда же повышается вероятность возникновения ударной волны, но вреда она не принесет, так как не будет спровоцирована детонация. В это время температура в камере сгорания доходит до 1700 К.
На третьем этапе происходит образование капель из той части смеси, которая осталась неотработанной. При слишком высокой температуре эти капли преобразуются в сажу. Этот процесс приводит к тому, что выхлопные газы загрязняются слишком сильно. В этот момент температура вырастает на 500 К и доходит до 2200 К, а давление же падает.
В последней фазе остатки топливной смеси догорают, за счет чего она не попадает в состав выхлопов. Это приводит к меньшему загрязнению воздуха и дорог. На этом этапе возникает недостаток кислорода потому, что подавляющая его часть уже сгорела на протяжении предыдущих стадий. Если просуммировать всю потраченную энергию, то она составит около 95%, а остальные 5% просто теряются из-за того, что горючее сгорает не полностью.
А если регулировать степень сжатия, то есть довести ее до верхнего допустимого предела, то объем потребляемого горючего можно немного уменьшить. Если это сделать, то отработанные выхлопные газы от дизельного движка достигнут температуры 600 — 700°С. В случае карбюраторных моторов, температура достигнет уровня 1100°С. Поэтому и выходит, что во втором случае потеря тепла значительнее, а объем выхлопных газов больше.
Рабочая температура двигателя зимой — как стартовать правильно
Наверняка не только автовладельцы, в машинах которых стоит мотор на дизеле, в курсе, что авто нужно прогревать перед стартом на протяжении нескольких минут. Особенно важно это сделать зимой, когда температура на улице достаточно низкая. Нужно рассмотреть особенности этого процесса. Сначала нагреваются поршни, а только после этого происходит нагрев блока цилиндров. Поэтому у этих деталей разные температурные расширения, а масло, которое не было предварительно разогретым, более густое по консистенции, из-за чего оно поступает в недостаточном объеме. Так, если стартовать на машине, которая не была предварительно прогрета, то сильному негативному воздействию будут подвержены резиновые прокладки, которые расположены между элементами движка и вышеописанными деталями.
Также очень опасным будет слишком длительное прогревание двигателя, потому что все элементы системы работают до полного износа. А потому значительно уменьшается срок их эксплуатации. Как же правильно это сделать? Сначала нужно на холостом ходу довести жидкость до температуры 50°С, после чего можно начинать двигаться, но только на низкой передаче, при которой количество оборотов не будет превышать уровня в 2500 оборотов в минуту. После достижения маслом рабочей температуры в 80°С, можно переключить передачу на более высокую.
Такие приемы помогут сохранить целостность мотора на протяжении всего зимнего периода. Но что же делать, если от него не будет получено никакой реакции на Ваши действия? Давать советы по факту проблемы достаточно трудно, лучше вообще ее не допускать. Это стало возможным из-за того, что были изобретены присадки, которые не допускают парафинзирования состава. Их можно добавлять собственноручно, но можно купить уже такую солярку, в которой уже есть эти добавки в наиболее оптимальных пропорциях.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?auto.today
Тепло ДВС и ГТУ. Анализ температурного уровня и тепловой мощности, отводимой в дизельных ДВС. Часть №4.
Содержание:
— часть №1. Тепло ДВС и ГТУ. Общие сведения — часть №5. Тепло ДВС и ГТУ. Анализ количества теплоты ДВС автомобилей — часть №6. Тепло ДВС и ГТУ. Тепло микротурбинных установок — часть №7. Тепло ДВС и ГТУ. Тепло мини-ТЭЦ на базе газотурбинных установок4. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО УРОВНЯ И ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ, ОТВОДИМОЙ В ДИЗЕЛЬНЫХ ДВС
Наравне с двигателями внутреннего сгорания, работающих на природном газе, бензине и прочих топлив, воспламенение которых происходит от свечи зажигания, широкое применение получили двигатели, работающие на дизельном топливе, где принцип работы, а следовательно и термодинамических цикл двигателя в значительной степени отличается от цикла двигателем внутреннего сгорания со свечой зажигания. Отличие в цикле, главным образом, характеризуется степенью сжатия в ступени двигателя, что в свою очередь отражается на температуре выхлопных газов двигателя.На рисунке №9 представлена зависимость температуры выхлопных газов дизельного двигателя после турбины турбонаддува от электрической мощности генератора, привод которого осуществляет дизельных двигатель.
Рисунок №9. Зависимость температуры выхлопных газов дизельного двигателя
после турбины турбонаддува от электрической мощности генератора.
Минимальное значение температуры выхлопных газов равно 452°С при электрической мощности 1 020 кВт, а максимальное значение температуры выхлопных газов равно 586°С при электрической мощности 88 кВт. Сравнивая эти данные, которые были приведены на рисунке №5, можно сделать вывод о том, что в дизельных двигателях температура выхлопных газов примерно на 1,15 раз выше, чем в газовых двигателях. Как уже было отмечено выше, это принципиальным образом зависит от термодинамических процессов, а также от принципа работы двигателей.
На рисунке №10 представлена зависимость тепловой мощности, уносимой продуктами сгорания дизельного топлива от электрической мощности генератора. При построение графика принималось во внимание, что тепловая мощность, уносимая продуктами сгорания топлива получается при охлаждении продуктов сгорания от температуры газа при выходе из турбины компрессора наддува до температуры 120 °С. Для получения тепловой мощности, которая получится при полном охлаждении продуктов сгорания – т.е. до температуры окружающей среды, которую можно принять 25°С – можно воспользоваться коэффициентом пересчета, равным 1,15 … 1,35. Это среднее отношение тепловой мощности, которая получена при охлаждении выхлопных газов до температуры 25°С к тепловой мощности, которая получена при охлаждении выхлопных газов до температуры 120°С. Данный коэффициент получен для двигателей, работающих на природном газе или ему подобных газах и является в известной степени приближенным.
Рисунок №10. Зависимость тепловой мощности, уносимой продуктами сгорания дизельного топлива
от электрической мощности генератора (левая шкала). Зависимость доли теплоты в общем
тепловом балансе, которая уносится выхлопными газами, от электрической мощности.
На рисунке №11 представлена зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой охлаждения двигателя в зависимости от электрической мощности генератора, привод которого осуществляется двигателем.
На рисунке №12 представлена зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой охлаждения и с выхлопными газами при их охлаждении до температуры 120 °С от электрической мощности генератора, привод которого осуществляется двигателем.
Рисунок №11. Зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой охлаждения
двигателя в зависимости от электрической мощности генератора,
привод которого осуществляется двигателем по левой шкале.
Доля теплоты по правой шкале.
Рисунок №12. Зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой
охлаждения и с выхлопными газами при их охлаждении до температуры 120 °С
от электрической мощности генератора, привод которого осуществляется двигателем.
Доля теплоты по правой шкале.
Из представленных соотношений можно в первом приближении оценить долю теплоты, которая покидает двигатель с рубашкой охлаждения, с выхлопными газами, а также тепло охлаждения воздуха в интеркулере.
© Н.Д. Денисов-Винский
www.denisov-vinskiy.ru
Температура отработавших газов дизел
УДК 621.432
ТЕПЛОТЕХНИКА И ТУРБОМАШИНЫ
ТЕМПЕРАТУРА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЕЙ
Барский И.А., Лобан М.В., Шаталов И.К.
Кафедра теплотехники и турбомашин Российского университета дружбы народов Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
Предложены уравнения для расчета на ЭВМ температур газа перед и за турбиной турбокомпрессора дизеля с газотурбинным наддувом.
Выхлопными газами будем называть газы в выхлопном коллекторе дизеля (перед турбиной турбокомпрессора), температура которых ТТ. Отработавшие газы — это газы выходящие из турбины турбокомпрессора, температура которых Тт. Связь между этими температурами дает уравнение
где ят — степень понижения давления в турбине, т]т — КПД турбины, к = Ср/Су — показатель адиабаты газа.
Заметим, что обычно температура Тт 50-100°С ниже, чем Гг, причем эта разница тем больше, чем выше лт Определению Тг посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных ученых — Н.Р. Брилинга, В.А. Ваншейдта, Д.А. Портнова, Эйхельберга, В.В. Уварова, Феенберга и др. Большинство исследователей пришло к выводу, что наиболее надежный способ определения температуры выхлопных газов — это метод теплового баланса.
Для определения энтальпии выхлопных газов С.И. Погодин предложил формулу [1]:
— индикаторный КПД дизеля;
Ос = аср — суммарный коэффициент избытка воздуха;
cyberleninka.ru
Условия работы дизельного двигателя
Условия работы дизельного двигателя основаны на различных соотношениях, которые являются типичными для следующих процессов.
В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в сильно сжатый горячий воздух, результатом чего будет самовоспламенение топлива. Таким образом, дизельный двигатель не связан с ограничениями по зажиганию подобно двигателю с искровым зажиганием (бензиновый двигатель). Поэтому, считая, что количество воздуха в камере сгорания остается постоянным, то необходимо будет регулировать только количество топлива.
Система впрыска топлива имеет, таким образом, решающее значение для работы двигателя. При всех оборотах и нагру нагрузках система отвечает за дозировку топлива и за его равномерное распределение при подаче. В дополнение к этому нужно принимать во внимание давление и температуру поступающего воздуха.
Таким образом, в каждый момент времени при работе двигателя требуется следующее:
- правильное количество впрыскиваемого топлива;
- правильный момент впрыска;
- правильное давление впрыска;
- правильная временная последовательность;
- правильное расположение точки в камере сгорания.
В дополнение к требованиям по оптимальному смесеобразованию, для дозировки необходимо принимать во внимание такие рабочие ограничения для конкретного двигателя и конкретного автомобиля, которые перечислены ниже:
- ограничение по дымности;
- ограничение по давлению сгорания;
- ограничение по температуре выхлопных газов;
- ограничения по оборотам двигателя и крутящему моменту;
- ограничения для конкретного автомобиля и нагрузок.
Ограничение по дымности
Так как значительная часть процесса смесеобразования имеет место при сгорании, то происходит локальное переобогащение и увеличение черного дыма в выхлопе, которое происходит даже при умеренном избытке воздуха. Соотношение «воздух-топливо», которое приводит к выбросам дыма, находящимся у разрешенного предела, является критерием того, насколько качественно используется воздух. Двигатели с предкамерой работают при ограничении по дымности с избытком воздуха в 10 — 25%, тогда как двигатели с непосредственным впрыском имеют избыток воздуха в 40 — 50%.
Ограничение по давлению сгорания
У дизельных двигателей из-за того, что испаренное топливо, смешанное с воздухом, сгорает резко при сильном сжатии в процессе воспламенения, будем говорить о «жестком» или «шумном» сгорании. Высокие пиковые давления, которые будут результатом этого, требует довольно крепких двигателей. Усилия, которые образуются при сгорании, становятся причиной периодически изменяющейся нагрузки на детали двигателя и на основе их размеров и срока службы эти детали накладывают ограничения на давление при сгорании.
Ограничение по температуре выхлопных газов
Ограничение по температуре выхлопных газов дизельного двигателя определяется по высоким термическим нагрузкам деталей двигателя, окружающим горячую камеру сгорания, по тепловому сопротивлению выхлопной системы и по температурной зависимости концентрации токсичных веществ в выхлопных газах.
Ограничение по оборотам двигателя
Подача избыточного воздуха в дизельном двигателе и регулирование количества топлива уже производятся с учетом того, что при постоянном числе оборотов мощность двигателя зависит лишь от количества впрыскиваемого топлива. Если топливо подается в дизельный двигатель без соответствующего уменьшения крутящего момента, то обороты двигателя возрастут. Если количество впрыскиваемого топлива не уменьшится до того, как будут достигнуты критические обороты двигателя, то двигатель «перекрутиться» и может выйти из строя. В связи с этим для дизельных двигателей абсолютно необходимо ограничение оборотов или их регулирование. Когда дизельный двигатель используется как привод какого-либо механизма, обуславливается определенное число оборотов, которое поддерживается постоянным или остается в допустимых пределах независимо от нагрузки.
Когда дизельный двигатель используется на автомобиле, то водитель должен иметь возможность, пользуясь педалью акселератора («газа»), выбирать желаемую скорость, причем обороты двигателя не должны упасть ниже предела холостого хода во избежание остановки при отпускании педали. Поэтому мы сделаем различие между регуляторами с изменяемым числом оборотов и регуляторами минимального и максимального числа оборотов в качестве систем управления.
Принимая во внимание все специфические требования, можно определить характерные кривые (графики) для рабочего диапазона двигателя. Эти графики показывают количество впрыскиваемого топлива как функцию числа оборотов и нагрузки, а также компенсации требуемой температуры и давления воздуха. Количество впрыскиваемого топлива соответствует средней потребности всех цилиндров и среднему количеству при определенном числе оборотов.
Рис. 1. Количество впрыскиваемого топлива; 2. Обороты двигателя; 3. Запуск; 4. Холостой ход; 5. Полная нагрузка; 6. Двигатель с турбонаддувом; 7. Контроль крутящего момента; 8. Двигатель без наддува; 9. Коррекция атмосферного давления; 10. Температурная компенсация; 11. Регулирование оборотов.
Как показывает следующий пример, конкретные рабочие условия предъявляют высокие требования к точности работы системы впрыска. Количество топлива при полной нагрузке для 4-цилин-дрового 4-тактного двигателя с мощностью 75 кВт и удельным расходом топлива в 200 г/кВт ч делает необходимым общий расход топлива в 15 кг/час. Это эквивалентно 288000 ходам впрыска за 1 час для 4-тактного двигателя, работающего при 2400 об/мин.
Переходя к одному ходу впрыска, это будет означать количество топлива в 59 мм3 за один ход впрыска. По сравнению с этим примером, дождевая капля имеет объем примерно в 30 мм3. Система впрыска топлива должна обеспечить такую точную дозировку для одного цилиндра и для однородного распределения в отдельном цилиндре в многоцилиндровом двигателе.
Удельный расход топлива
Рис. Удельный расход топлива: 1. Бензиновый двигатель. Дизельный двигатель: 2. Предкамера/вихревая камера; 3. Непосредственный впрыск; За. Турбонаддув; Зв. Достижимая возможность; 4. Удельный расход топлива; 5. г/кВт; 6. Число оборотов: 2500-3000 об/мин; 7. Среднее давление; 8. Бар.
Теоретически определенное количество впрыскиваемого топлива служит в качестве исходной величины для конструирования системы впрыска. Характеристика полной нагрузки ограничивается путем ограничения по дымности двигателя в диапазоне более низких оборотов и путем допустимой температуры выхлопных газов или деталей в диапазоне более высоких оборотов. Действительно требуемые количества топлива определяются на двигателе в соответствии с эмпирическими величинами. Системы обычно конструируются в предположении высоты на уровне моря, т.е. величины мощности уменьшаются до этого уровня: если двигатель работает на высоте, превышающей уровень моря, то количество топлива должно быть скорректировано в соответствии с барометрической формулой, известной из физики. Уменьшение плотности воздуха на 7% на каждые 1000 м высоты используется как исходная величина.
Однако, в противоположность удельному расходу топлива, который определяется на теплом двигателе при постоянных условиях проверки, лишь расход топлива в движении обеспечит величины, используемые на практике.
Автомобили, в частности, работают главным образом на коротких расстояниях с частыми запусками холодного двигателя и в диапазоне низких оборотов. Необходимое обогащение на холодном двигателе приведет к явным различиям в расходе топлива.
Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С )
Рис. Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С ): 1. Бензиновый двигатель 1,1л-37кВт; 2. Дизельный двигатель 1,5л-37 кВт; 3. Расход топлива, л; 4. Пройденное расстояние, км.
ustroistvo-avtomobilya.ru
«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
piter-at.ru
Температура в камере сгорания дизельного двигателя и давление
Дизельный двигатель сегодня является вторым по степени распространенности типом ДВС после бензинового агрегата. Конструктивно дизельный мотор похож на бензиновый аналог, так как имеет все те же цилиндры, шатуны, поршни, коленвал и т.д. При этом все детали более массивные и тяжелые, ведь они должны выдерживать повышенные нагрузки.
Дело в том, что степень сжатия в дизеле выше, чем в агрегатах на бензине. Если в бензиновом моторе указанный средний показатель составляет от 9-и до 11-и единиц, то в дизельном уже целых 20-24. По этой причине дизельный двигатель тяжелее и крупнее бензинового агрегата.
Главным же отличием является способ приготовления, подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси. В большинстве моторов на бензине рабочая смесь образуется во впускном коллекторе и «засасывается» в цилиндры.После подачи в цилиндры рабочая смесь воспламеняется в камере сгорания от искры. При этом в дизельном двигателе топливо и воздух подаются отдельно, при этом смесь воспламеняется самостоятельно от резкого сжатия и нагрева.
Далее мы поговорим о том, какие процессы протекают в камере сгорания дизельного двигателя, как реализована подача дизтоплива, каким образом происходит смесеобразование и воспламенение заряда, а также какое давление и температура в камере сгорания дизеля.
Читайте в этой статье
Камеры сгорания дизельных двигателей и особенности работы такого ДВС
Начнем с того, что камеры сгорания дизельных двигателей несколько отличаются от бензиновых. Существует два основных типа камер:
- неразделенная камера сгорания дизельного мотора;
- разделенная камера сгорания дизельного ДВС;
Неразделенный тип является однообъемной камерой, как правило, простой формы, которая согласована с расположением форсунок. Такие камеры обычно выполняются в днище поршней, также могут быть изготовлены частично в днище и частично в ГБЦ, редко только в головке блока.
Разделенный тип камеры сгорания предполагает два отдельных друг от друга объема, которые соединены посредством особых каналов. Таких каналов может быть от одного и больше.
Если говорить о плюсах и минусах, первый тип позволяет обеспечить двигателю лучший КПД, однако температуры в такой камере сгорания выше. Также растут и ударные нагрузки. Что касается разделенных камер сгорания, КПД меньше, однако удается реализовать более полноценное сгорание топлива, такой дизель меньше коксуется, дымит и т.д.
Как сгорает топливо в дизельном двигателе
Теперь давайте рассмотрим сам процесс горения. Как известно, для горения топлива необходимо определенное количество кислорода, а также источник, который позволит смеси воспламениться.
В дизеле вместо внешней искры таким источником является высокая температура, то есть нагрев.
Указанный нагрев достигается благодаря тому, что воздух в цилиндре сильно сжимается, а дизтопливо подается в самый последний момент. Это обусловлено тем, что температура, необходимая для воспламенения, растет с ростом давления, при этом температура самовоспламенения топлива в подобных условиях понижается.
Другими словами, топливно-воздушная смесь в дизельном двигателе самовоспламеняется от высокого давления и нагрева. При этом нормальная работа мотора сильно зависит от правильно настроенного впрыска, качественного сжатия смеси, а также от полноты сгорания заряда в цилиндрах.
В самом начале в цилиндр подается воздух, сжимается и нагревается. Далее топливо впрыскивается в камеру сгорания дизельного двигателя, во время впрыска происходит его распыление.
Затем возникает самовоспламенение, пламя распространяется по цилиндру. Впрыск горючего останавливается, а остатки топлива продолжают гореть. Далее процесс повторяется.
Как видно, хотя подача и горение заряда в дизеле протекает за очень короткий промежуток времени, этот отрезок можно разделить на этапы:
- Первый этап- впрыск топлива до начала его воспламенения (задержка воспламенения). Форсунки на данном этапе подают солярку, причем в распыленном виде. Образуется топливный «туман», который распространяется в сильно сжатом и нагретом воздухе.
Фактически туман представляет собой мельчайшие капли топлива, но они не воспламеняются. Дело в том, что сначала горючее должно испариться.
Только после этого произойдет смешивание испаренного дизтоплива с воздухом, а сама смесь нагреется до температуры, необходимой для самостоятельного воспламенения. Отметим, что задержка воспламенения должна быть короткой.
- Второй этап-воспламенение и распространение фронта пламени по цилиндру. Дело в том, что после воспламенения сразу горит не весь объем, а возникают точечные «очаги» возгорания. Они локализуются в местах, где топливо наиболее качественно смешалось с воздухом, а температура в камере около 1700 К.
Такое начальное горение приводит к повышению температуры и давления в цилиндре. В результате топливо, которое еще не загорелось, активно испаряется и смешивается с воздухом. В этот момент фактически происходит полное возгорание смеси в цилиндре, при этом резко увеличивается давление.
- Наступает третий этап, года топливо непосредственно сгорает. Инжекторная форсунка еще впрыскивает солярку, горючее уже сразу загорается от контакта с пламенем в камере сгорания. Пламя в этот момент эффективно распространяется по всему объему, давление также максимально.
Именно на данном этапе давление в результате сгорающего топлива с большой силой толкает поршень, заставляя двигатель совершать полезную работу. Что касается температуры, показатель растет до 2200 К.
- Завершающий четвертый этап является моментом, когда остатки топлива догорают в цилиндре. В это время поршень уже перемещается вниз, что означает падение давления и температуры.
Как видно, давление в камере сгорания дизельного двигателя играет первостепенную роль для реализации самовоспламенение топлива. Что касается впрыска, необходимо, чтобы солярка подавалась в строго определенный момент, в нужном количестве, а также качественно распылялась.
Если возникнут сбои, распространение пламени будет нарушено, температура в камере сгорания дизельного двигателя повышается, возникает риск детонации, топливо не сгорает в полном объеме и т.д.
Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия
Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.
Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.
При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.
Также снижение компрессии приводит к тому, что дизель начинает дымить. Выхлоп может быть черным или серовато-белым. В случае с белым дымом из выхлопной трубы, дизтопливо попросту неэффективно воспламеняется в момент, когда поршень доходит до ВМТ.Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему
То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.
Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.
Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое степень сжатия двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре применительно к двигателю внутреннего сгорания и особенностям его работы.Еще отметим, что к похожим проблемам может приводить недостаточная подача воздуха (например, забит воздушный фильтр), завоздушивание системы питания дизельного двигателя и т.д.
В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.
Что в итоге
С учетом вышесказанного становится понятно, что дизель особенно нуждается в высокоточном топливном впрыске. От этого напрямую завит КПД, ресурс мотора, экономичность, уровень токсичности отработавших газов и ряд других важных параметров.
По этой причине дизельные форсунки на современных типах указанных моторов способны обеспечить так называемый фазированный (многофазный) впрыск, подавая дизтопливо до 10 раз за один рабочий такт мотора.
Напоследок отметим, что сегодня привычный ТНВД с механическими форсунками активно заменяется насос-форсунками или системой Common Rail, позволяя добиться максимальной эффективности впрыска горючего на всех этапах подачи топлива в камеру сгорания.Подобные решения в сочетании с турбокомпрессором позволяют современному дизельному мотору уверенно конкурировать на рынке с бензиновыми аналогами, при этом высокая топливная экономичность остается главным преимуществом дизельного двигателя.
Читайте также
krutimotor.ru
контролируем и сохраняем «сердце» машины
На сегодняшний день двигатели, работающие на дизельном топливе так же популярны, как и бензиновые движки. В работе такого агрегата есть свои особенности и показатели, которые следует учитывать и контролировать. Одним из важных показателей является рабочая температура дизеля.
Особенности дизельного двигателя
Перед тем, как говорить о конкретных параметрах, нужно сказать, что вообще из себя представляю двигатели, работающие на дизельном горючем. Идея создания такого вида моторов появилась в 1824 году. Тогда известным французским физиком была выдвинута теория, согласно которой горючее будет нагреваться до нужной температуры за счет стремительного сжатия.
Достоинства и недостатки дизельного мотора
Обязательно стоит сказать о том, какие у дизельных моторов достоинства и недостатки. Начать следует с плюсов. Для таких моторов не нужно какого-то особенного горючего, к его качеству нет серьезных требований. Чем больше в топливе будет атомов углерода и чем больше будет его масса, тем выше будет показатель теплотворности, с которым работает двигатель, от чего будет повышаться и эффективность устройства. Иногда коэффициент полезного действия такого двигателя превышает отметку в 50%.
Машины, в которых стоит такой мотор, более «отзывчивы», все благодаря тому, что значение вращающего момента на низких оборотах достаточно высоко. Подобное устройство отлично будет работать на спорткаре, который рассчитан под постоянное нажатие педали газа. Именно благодаря этому фактору дизели часто ставятся в большие грузовые машины. Да и количество угарного газа в выхлопах, которые дают дизели, гораздо меньше, нежели у двигателей, которые используют для работы бензин. Это действительно значительное преимущество. Плюс ко всему, цена на дизельное горючее немного меньше, чем на бензин, что дает возможность немного сократить расходы на передвижение с помощью такой машины.
У недостатков дизелей есть определенный характер. По причине возникновения значительного механического напряжения во время работы, элементы, из которых состоит дизельный двигатель, должны изготавливаются достаточно качественными и мощными, потому и возрастает цена на них. Также это оказывает влияние и на развиваемую мощность, причем влияние не самое лучшее. Нынче очень важен экологический аспект, поэтому для того, чтобы уменьшить выброс выхлопных газов, автолюбители готовы заплатить больше, дабы мотор в их машине был более «чистым».
Еще одним значительным недостатком дизелей является повышенная вероятность того, что зимой топливо может застывать, если в том регионе, где Вы живете, температура опускается достаточно низко. Выше описано, что серьезных требований к качеству топлива нет, но это относится только к масляным примесям, а вот ситуация с механическими примесями более серьезная. Детали двигателя очень восприимчивы к таким добавкам. Если примеси низкокачественные, то элементы движка могут выйти из строя, а их замена обойдется Вам в кругленькую сумму.
Основные параметры агрегатов на дизеле
Перед тем, как дать ответ на вопрос относительно рабочей температуры дизельного движка, стоит обратить внимание на его основные параметры. Этими параметрами являются тип механизма, зависимо от количества тактов мотор может быть двух- и четырехтактным. Достаточно важную роль играет количество цилиндров, их локация и порядок работы. Огромное влияние на мощность машины оказывает крутящий момент.
На рабочую температуру в цилиндрах дизельного движка оказывает сильное влияние степень сжатия топливно-газовая смесь. Мотор работает за счет того, что пары горючего воспламеняются в момент взаимодействия с очень горячим воздухом. Из-за высокой температуры происходит увеличение объема, что приводит к поднятию поршня, который толкает коленчатый вал. Чем выше будет степень сжатия, то есть тем сильнее будет расти температура, тем интенсивнее будет протекать процесс, описанный выше, от чего будет расти и эффективность работы. А вот объем горючего не изменится.
Но нужно помнить, что наиболее эффективной работа будет тогда, когда топливно-воздушная смесь будет не взрываться, а равномерно сгорать. Если степень сжатия будет чрезмерно большой, что это может стать причиной очень нежелательного результата – воспламенение перестанет быть контролируемым. Плюс ко всему, такая ситуация не только сделает работу менее эффективной, но и приведет к тому, что детали поршневой группы будут сильно нагреваться, от чего быстрее выйдут из строя.
Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов
Каким же образом топливно-воздушная смесь сгорает внутри дизельного мотора, и какая температура в этот момент держится в камере? Весь рабочий процесс движка можно поделить на четыре основных этапа.
На первом этапе в камеру сгорания впрыскивается топливо. Все это происходит в условиях высокого давления. С этого начинается работа двигателя.
На второй фазе происходит самовоспламенение хорошо распыленной смеси. Она начинает гореть. Хотя не всегда весь объем горючего перемешивается с воздухом достаточно хорошо. Есть зоны с неравномерной структурой, гореть они начинают чуть позже, чем остальная часть горючего. Тогда же повышается вероятность возникновения ударной волны, но вреда она не принесет, так как не будет спровоцирована детонация. В это время температура в камере сгорания доходит до 1700 К.
На третьем этапе происходит образование капель из той части смеси, которая осталась неотработанной. При слишком высокой температуре эти капли преобразуются в сажу. Этот процесс приводит к тому, что выхлопные газы загрязняются слишком сильно. В этот момент температура вырастает на 500 К и доходит до 2200 К, а давление же падает.
В последней фазе остатки топливной смеси догорают, за счет чего она не попадает в состав выхлопов. Это приводит к меньшему загрязнению воздуха и дорог. На этом этапе возникает недостаток кислорода потому, что подавляющая его часть уже сгорела на протяжении предыдущих стадий. Если просуммировать всю потраченную энергию, то она составит около 95%, а остальные 5% просто теряются из-за того, что горючее сгорает не полностью.
А если регулировать степень сжатия, то есть довести ее до верхнего допустимого предела, то объем потребляемого горючего можно немного уменьшить. Если это сделать, то отработанные выхлопные газы от дизельного движка достигнут температуры 600 — 700°С. В случае карбюраторных моторов, температура достигнет уровня 1100°С. Поэтому и выходит, что во втором случае потеря тепла значительнее, а объем выхлопных газов больше.
Рабочая температура двигателя зимой — как стартовать правильно
Наверняка не только автовладельцы, в машинах которых стоит мотор на дизеле, в курсе, что авто нужно прогревать перед стартом на протяжении нескольких минут. Особенно важно это сделать зимой, когда температура на улице достаточно низкая. Нужно рассмотреть особенности этого процесса. Сначала нагреваются поршни, а только после этого происходит нагрев блока цилиндров. Поэтому у этих деталей разные температурные расширения, а масло, которое не было предварительно разогретым, более густое по консистенции, из-за чего оно поступает в недостаточном объеме. Так, если стартовать на машине, которая не была предварительно прогрета, то сильному негативному воздействию будут подвержены резиновые прокладки, которые расположены между элементами движка и вышеописанными деталями.
Также очень опасным будет слишком длительное прогревание двигателя, потому что все элементы системы работают до полного износа. А потому значительно уменьшается срок их эксплуатации.
Как же правильно это сделать? Сначала нужно на холостом ходу довести жидкость до температуры 50°С, после чего можно начинать двигаться, но только на низкой передаче, при которой количество оборотов не будет превышать уровня в 2500 оборотов в минуту. После достижения маслом рабочей температуры в 80°С, можно переключить передачу на более высокую.
Такие приемы помогут сохранить целостность мотора на протяжении всего зимнего периода. Но что же делать, если от него не будет получено никакой реакции на Ваши действия? Давать советы по факту проблемы достаточно трудно, лучше вообще ее не допускать. Это стало возможным из-за того, что были изобретены присадки, которые не допускают парафинзирования состава. Их можно добавлять собственноручно, но можно купить уже такую солярку, в которой уже есть эти добавки в наиболее оптимальных пропорциях.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
auto.today