Дизельный двигатель

Благодаря высокой эффективности дизельный двигатель широко применяется на грузовых автомобилях. Вместе с тем, большинство легковых автомобилей имеют в линейке своих моторов дизельные двигатели. В Европе дизель постепенно вытесняет бензиновые двигатели, к примеру, свыше 50% новых легковых автомобилей там имеют дизельный двигатель.

На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, обладающие высокой эластичностью, т.е. способностью развивать номинальный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Принцип работы дизельного двигателя основан на самопроизвольном (компрессионном) воспламенении дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешиваемого со сжатым и нагретым до высокой температуры воздухом. В отличие от бензинового двигателя процесс работы дизеля не зависит от коэффициента избытка воздуха, а определяется гетерогенностью (неоднородностью) топливно-воздушной смеси.

Дизельный двигатель имеет ряд отличительных особенностей:

1. имеет большую степень сжатия и как следствие более высокий коэффициент полезного действия, больший вес и габариты, низкий расход топлива;
2. имеет низкие обороты коленчатого вала и как следствие меньшую удельную мощность, сопровождаемые неполным сгоранием топлива, сажеобразованием;
3. не имеет дроссельной заслонки, поэтому развивает высокий крутящий момент на низких оборотах;
4. имеет сложную конструкцию топливной аппаратуры и как следствие высокую чувствительность к качеству топлива.

Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются снижение расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума, повышение мощности двигателя, облегчение холодного запуска. Для реализации этих требований на современных дизельных двигателях применяется ряд систем: Common Rail, впускная и выпускная системы, рециркуляции отработавших газов, турбонаддув, предпускового подогрева.

Система впрыска Common Rail предполагает накопление топлива в аккумуляторе высокого давления и его впрыск электронно-управляемыми форсунками. Электроника обеспечивает впрыск строго определенных порций топлива, чем достигается высокая экономия, полное сгорание и повышение мощности. При необходимости топливо может впрыскиваться многократно в течение одного цикла.

Выпускная система современного дизеля ориентирована на снижение в отработавших газах сажи, несгоревших углеводородов и оксидов азота. Для этого в системе устанавливается сажевый фильтр. Накапливаемая в фильтре сажа удаляется путем регенерации.

Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения содержания в отработавших газах оксида азота, для чего часть газов возвращается во впускной коллектор. Для повышения эффективности работы системы отработавшие газы принудительно охлаждаются в специальном охладителе, включенном в систему охлаждения двигателя.

Впускная система дизельного двигателя может оборудоваться впускными заслонками. Применение заслонок образует два канала всасывания, обеспечивает завихрение воздушного потока и улучшенное смесеобразование на всех режимах. При запуске двигателя и работе на низких оборотах заслонки закрыты, при высокой частоте вращения коленчатого вала и высоком крутящем моменте – открыты. Закрытие заслонок приводит к снижению в отработавших газах оксида углерода и несгоревших углеводородов.

Наиболее эффективной системой повышения мощности дизельного двигателя является турбонаддув. Для создания оптимального давления наддува на всех режимах работы двигателя в системе используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины.

Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время применяется система предпускового разогрева, представляющая собой электронно-управляемые свечи накаливания, установленные во впускном коллекторе. Дополнительно на автомобиль может устанавливаться подогреватель дизельного топлива.

Дизельные двигатели: устройство и принцип работы

Раньше дизельный двигатель отличался дымностью, шумностью, неприятными запахами и тихоходностью. Сегодня у него высокая топливная экономичность и завидная эластичность. Его динамика порой недоступна даже машинам на бензине.

Однако для них требуется качественное дизтопливо, а ремонтировать их совсем недешево. В чем принцип работы и устройство дизельного двигателя? Какими он обладает преимуществами? 

О типах дизелей

Получили распространение силовые установки, имеющие раздельную камеру сгорания, в которые горючее подается в объем особой камеры в головке блока сверху цилиндра.Эти объемы соединяет канал.  

Форма вихревой камеры энергично закручивает воздушный поток, обеспечивая лучшее смешение и воспламенение без внешних источников. Эти процессы продолжаются также в основной камере сгорания.

Дизели с раздельной камерой сгорания имеют меньшую шумность, поскольку вихревая камера гасит скорость роста давления в начале самовоспламенения. В дизелях без такого элемента самовоспламенение протекает прямо в объеме надпоршневого пространства. Поэтому они отличаются шумностью.

О работе дизельных моторов

Дизельный двигатель не нуждается в искровых свечах. Все начинается с заполнения цилиндров воздушной средой. При приходе поршня в верхнее положение(ВМТ) воздушная порция над цилиндром разогревается до 750 ± 50^оС и туда производится впрыск горючего, самовоспламеняющееся в отсутствии искрового разряда.

Дизельная силовая установка все же обладает свечами накала, чтобы разогревать к/с, чтобы облегчить пуск мотора в морозы. Они выглядят как спирали из металла, возможно, керамики, помещаемые в вихревую камеру (форкамеру) при наличии раздельной к/с,а также прямо в объем нераздельной к/с.

При запуске двигателя свечи накаливания сразу же разогреваются до 1000^оС и прогревают к/с для облегчения самовозгорания микста, образованного из топлива и воздуха.

Конструктивные отличия

По основному устройству дизели подобны бензиновым инжекторным моторам. Но вес подобных деталей дизеля по сравнению, с работающими на бензине, больше и лучше переносят высокое давление.

Дизели отличаются своими поршнями. Их форма диктуется разновидностью к/с и по ней просто выявить для какого двигателя предназначен этот поршень.К/с обычно располагается в поршне, верх которого, достигая ВМТ, выступает выше плоскости блока цилиндров.

Дизели характеризуется сжатием в 21±3 единицы, бензиновый – 10±1 единица. Он имеет принципиальную разницу над двигателем на бензине в формировании, воспламенении и сгорании горючей смеси.

Воздух и топливо в дизелях подается раздельно. Почти у всех современных дизелей имеется система наддува, повышающая его возможности. Чтобы оптимизировать наддув при любых оборотах, геометрия турбонагнетателей делается изменяемой. КПД, крутящий момент и вес агрегатов дизеля больше бензиновых.

Топливоподача в дизельном агрегате

В ДВС, включая дизели, очень важна подача топлива. Она обеспечивает подачу требуемой дозы горючего в нужное время и при необходимом значении давления в объем над цилиндром.

В прошлом был распространен механический впрыск горючего, затем появилась система на основе насоса-форсунки. Теперь более известен проект Common Rail.

ТНВД

Посредством топливного насоса высокого давления (ТНВД) в необходимом порядке нагнетается заданная доза горючего посредством гидромеханических форсунок, смонтированных в цилиндрах. Открытие таких форсунок происходит только тогда, когда давление достигнет наивысшего значения, а закрытие – после падения.

ТНВД делятся на рядные многоплунжерные и распределительные. Первый тип выглядит в виде отдельных секций. Причем одна секция приходится на один цилиндр. Она состоит из пары гильза-плунжер, а приводом для них служит кулачковый вал.Располагаются секции в таких узлах в ряд, поэтому они так и названы.

Рядные насосы сегодня устарели, поскольку не обеспечивают нормативов экологического и шумового характера. Стоит отметить следующее: величина давления впрыска связано с оборотами двигателя. 

Второй тип ТНВД в состоянии обеспечить большое давление впрыска по сравнению с первыми и после них токсичность выхлопа отвечает экологическим нормам. Создаваемый ими напор также связан с режимом работы дизельной силовой установки.

В данных ТНВД процесс нагнетания топлива выполняет всего единственный плунжерный распределитель, который при поступательном перемещении подает дизтопливо, а при вращательном распределяет по цилиндрам, используя форсунки.Этот компактный насос обеспечивает завидную равномерность дозирования горючего до форсунок и надежность работы при высоких оборотах. 

Но для них требуется совершенно чистое и качественное дизтопливо еще и потому, что оно является смазкой для всех трущихся частей, которые имеют очень малые зазоры.

Строгие экологические требования, введенные 30 лет назад для дизельных двигателей, заставили заводы улучшать технологию топливоподачи. Было понятно, что с устаревшей механической системой питания с этой задачей не справится.  

Кардинального изменения ситуации можно было ожидать лишь, оптимизировав процесс горения микста топливо-воздух, обеспечив воспламенение всего его объема почти мгновенно, но, чтобы такое произошло нужна высокая точность дозировки и периода впрыска.

А получить такое можно лишь увеличением давления впрыска горючего и наличием электронного управления ходом топливоподачи. С увеличением давления впрыска вместе с улучшением распыла становится лучше смешение дизтоплива с воздухом.

Такое позволяет добиться практически полного сгорания горючего и снижает загрязненность выхлопных газов. Обычная система с ТНВД с таким повышением давления не справится из-за волнового гидравлического давления. Дальнейшее его повышение приведет к поломке топливопроводов.

Топливоподача в насосах-форсунках и Common Rail

Понадобились новые системы топливоподачи. И их удалось создать: объединив форсунки с плунжерным насосом для получения системы насос-форсунка, а заставив ТНВД нагнетать напор в рампе, была создана топливоподача Common Rail, откуда форсунки получают горючее и производится впрыск, которым руководит электронный блок управления (ЭБУ).

Монтируется насосно-форсуночный симбиоз в головке блока цилиндров и действуют от толкателя с кулачковым распредвалом. Подающими и сливными магистралями являются сверления в головке блока. Поэтому величина напора, развиваемая ими, достигает 2200 бар.

Дозируется высоконапорное горючее и управляется угол опережения впрыска ЭБУ, подачей команд на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насоса-форсунок.

Им доступна многоимпульсная работа. Вначале подается малая доза, а затем основная, что способствует смягчению функционирования мотора и снижению токсичности выхлопа. Но показатель давления впрыска в насос-форсунках изменяется с оборотами мотора, и они довольно дороги.    

Систему топливоподачи Common Rail стали устанавливать на машины, выпускаемые серийно, 23 года назад. Система подает топливо под высоким напором в к/с независимо от изменения скорости вращения коленвала и не связано с нагрузкой. 

ТВНД в Common Rail применяется для накачки рампы горючим высокого давления и не занято функцией дозирования горючего и изменения начала впрыска. В состав Common Rail входит аккумулятор высокого давления (рампа), топливный насос, ЭБУ и набор форсунок, завязанных на аккумулирующую емкость.

Горючее в рампе всегда находится под постоянным давлением величиной 1,8±2 тыс. бар, которое поддерживается ЭБУ изменением производительности ТНВД, и на это не могут повлиять ни обороты, ни нагрузка на мотор, ни последовательность, по которой работают цилиндры.

Управление форсунками осуществляет ЭБУ путем расчета оптимума времени и периода впрыска, получая сигналы, которые посылают датчики о позиции педали газа, давлении в рампе, температуре мотора, нагрузке и др.

Форсунки делятся на электромагнитные и пьезоэлектрические. Последние отличаются быстротой функционирования и прецизионностью дозировки. Также они рассчитаны на многоимпульсный режим работы. Предварительно подается несколько капель, которые, сгорая, повышают температуру над цилиндром. А затем подается основная доза. 

Дизельному агрегату – мотору с самовоспламенением горючего при сжатии – такая ступенчатая подача топлива очень полезна, поскольку способствует плавному увеличению давления в цилиндрах. В результате наблюдается мягкое, тихое и экологичное функционирование.

Способ многократной подачи горючего также снижает температуру в цилиндрах и уменьшает образование NО в выхлопе дизельного двигателя.

Возможности агрегата с Common Rail определяет давление впрыска.У третьего поколения этой системы характерное давление составляет 2,0 тыс. бар. Четвертое поколение, готовое к серийному выпуску, будет выдавать давление 2,5 тыс. бар.

Дизельные двигатели: ремонт

Эти моторы чаще всего ломаются из-за следующих причин:

• низкого качества солярки;
• заводского брака или частностей мотора;
• непрофессионального техобслуживания и недостаточно грамотного использования;
• естественного износа мотора и системы питания;
• низкого качества ремонта и запчастей.

В автосервисе Дизель-Моторс можно сделать ремонт дизельного двигателя любого типа. Причем мы гарантируем высокое качество ремонта, квалифицированное обслуживание и доступные цены. 

Принцип работы дизельного генератора

| Детали и функции

Дизель-генераторы — чрезвычайно полезное оборудование, обеспечивающее подачу электроэнергии в случае отключения электроэнергии. Итак, давайте кратко рассмотрим принцип работы дизельного генератора .

Бесшумный дизельный генератор представляет собой комбинацию дизельного двигателя и электрического генератора, который часто используется в качестве вторичного источника электроэнергии в промышленных и жилых помещениях. Он доступен в различных физических и электрических конфигурациях.

Прежде чем понять принцип работы дизельных генераторов , нам необходимо иметь представление о его рабочих частях и о том, как они помогают в выработке электроэнергии.

Каковы основные части дизель-генератора?

Дизель-генератор представляет собой устройство, которое преобразует механическую энергию (от двигателя внутреннего сгорания) в электрическую энергию . Дизельный генератор состоит из нескольких компонентов, которые работают вместе для выработки электроэнергии. Ниже приведены некоторые из основных компонентов дизельного генератора:

Детали и функции дизельного генератора

Двигатель внутреннего сгорания . Двигатель является основным компонентом дизель-генераторной установки, вырабатывающим механическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую. В действительности выходная мощность этих дизель-генераторов пропорциональна размеру двигателя. Чем мощнее двигатель, тем большую мощность мы получаем в виде электроэнергии.

Генератор переменного тока — Еще одним важным компонентом дизельного генератора является генератор переменного тока. Он превращает механический ввод от двигателя в электрический выход. Генератор состоит из ротора, который создает магнитное поле для выработки переменного тока. Вот почему ротор считается основным компонентом генератора переменного тока.

Топливная система — Этот компонент хранит и распределяет топливо генератора. Топливо – это самое важное, что нужно для запуска двигателя. Двигатель преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, а затем эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

Система смазки – Этот компонент обеспечивает бесперебойную работу различных компонентов дизельного генератора. В результате важно внимательно следить за системой смазки генератора, чтобы избежать каких-либо проблем. Поскольку внутри генератора работает много вращающихся частей, очень важно иметь надлежащую систему смазки, которая не только защищает от трения, но и способствует охлаждению движущихся частей.

Панель управления — Кнопка «Пуск/Стоп» расположена на панели управления, на которой также есть индикаторы других параметров, таких как ток, напряжение и частота. При эксплуатации генератора важно следить за этими параметрами для его бесперебойной работы, иначе может выйти из строя вся система генератора.

Принцип работы дизельного генератора

Основной принцип работы дизельного генератора основан на термодинамическом законе преобразования энергии. Согласно этому закону, энергия не может быть произведена или уничтожена, а только преобразована из одной формы в другую.

Как производится электричество в дизельном генераторе?

Дизель-генератор состоит из двигателя, работающего на дизельном топливе. В процессе горения химическая энергия топлива теперь превращается в механическую энергию. Затем созданная механическая энергия превращается в электрическую энергию, которую можно использовать в случае отключения электроэнергии.

Когда дизель-генератор запускается, двигатель проходит четыре процесса сгорания: всасывание, сжатие, мощность и выхлоп. И в результате химическая энергия топлива преобразуется в механическую энергию, которую мы получаем на выходе на валу двигателя.

Теперь этот вращающийся вал используется для вращения ротора генератора переменного тока. Ротор и статор генератора переменного тока являются компонентами, которые генерируют энергию.

Ротор, цилиндрический элемент, окруженный магнитами, вращается внутри статора, который имеет фиксированное расположение токопроводящих медных проводов. Движение магнитов по проводке — это то, что в конечном итоге производит электричество.

Когда ротор вращается, вырабатывается электричество. Магниты вокруг ротора стратегически расположены так, чтобы создавать магнитное поле, когда они перемещаются по медным проводам в статоре. Это магнитное поле, в свою очередь, генерирует напряжение, которое захватывает статор. Затем эта мощность поступает к регулятору напряжения, который распределяет электроэнергию в требуемом месте, контролируя полученное напряжение. Итак, вот как работает дизельный генератор по указанному выше принципу.

Дизельный генератор переменного или постоянного тока?

Выходной сигнал генератора переменного тока в дизельном генераторе представляет собой переменный ток, который преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя.

Принцип работы ротора и статора, генерирующих электричество

Когда ротор с магнитами вращается внутри статора, состоящего из медных проводов, магнитное поле изменяется, и это изменение является магнитным полем, ответственным за генерацию индуцированной ЭДС на конце, таким образом обеспечивая ток течь.

Я надеюсь, что эта статья помогла вам понять принцип работы дизельного генератора с обзором того, как дизельные генераторы производят электричество.

Подробнее:

Поршень: Полный обзор со схемами

Амперметр: Рабочий | Строительство | Использование

Ознакомьтесь с другими важными темами

Главная Двигатель внутреннего сгорания Электрооборудование Важные PDF-файлы Котлы Синергия Морской экзамен Военно-морская арка Вопросы для собеседования Разница между типами насосов Типы клапанов MEO Class 4 Вспомогательные машины

Принципы дизельного двигателя для начинающих

Принципы работы дизельного двигателя довольно просты для опытного механика, но как насчет обычных людей, которые никогда не находили время, чтобы узнать больше о дизельном двигателе и о том, как он работает?

Я собираюсь объяснить простыми словами основные принципы работы дизельного двигателя.

В чем разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем?

Первое, что вы должны знать, это то, что бензиновый двигатель и дизельный двигатель совершенно разные. Бензиновый двигатель сконструирован намного легче, чем более тяжелый дизельный двигатель. Бензиновый двигатель работает на воздушно-топливной смеси в сочетании с высокоэнергетической искрой, которая зажигается внутри каждого цилиндра двигателя в точное время, создавая мощность и крутящий момент, приводящий в движение ваш автомобиль.

Дизельный двигатель использует всасываемый воздух с высокой степенью сжатия, который сжимается в очень маленьком пространстве внутри каждого цилиндра, вызывая сильный нагрев. Это называется теплотой сжатия, которая воспламеняет очень тонкий туман дизельного топлива под высоким давлением, который впрыскивается в каждый цилиндр в точное время.

Итак, теперь вы знаете, что бензиновому двигателю для работы требуется высокоэнергетическая искра, в то время как дизель использует теплоту сжатия. Четырехтактный принцип во всех двигателях работает по четырем тактам или четырем циклам, оба эти термина означают одно и то же.

Вот как работает четырехтактный дизельный двигатель. Четыре такта: впуск, сжатие, рабочий и выпускной.

Поршни, клапаны и форсунки работают вместе в каждом цилиндре в заданной последовательности снова и снова.

Такт впуска. Впускные клапаны в головке цилиндров открываются, позволяя сжатому воздуху поступать в каждый цилиндр, пока поршень движется вниз. Подача сжатого воздуха возможна благодаря турбонагнетателю, который нагнетает воздух во впускную систему, давая дизельному двигателю наддув воздуха, чтобы не отставать от мгновенного впрыска топлива.

Такт сжатия. Когда поршень начинает двигаться вверх, клапаны закрываются, что удерживает всасываемый воздух в цилиндре и позволяет происходить сжатию. Теплота сжатия достигается, когда поршень достигает верхней части цилиндра, затем дизельное топливо впрыскивается в цилиндр в точное время.

Рабочий ход. После впрыска происходит взрыв в цилиндре из-за сочетания тепла и распыленного дизельного топлива. Это заставляет поршень двигаться вниз, что создает крутящий момент и мощность, необходимые для типичного дизельного двигателя.

Такт выпуска. После рабочего такта поршень снова движется вверх, а выпускные клапаны открываются, позволяя ранее воспламененным газам выходить в атмосферу через выхлопную систему.

Как упоминалось ранее, каждый цилиндр проходит эту точную последовательность снова и снова в установленном порядке зажигания. Например, 6-цилиндровый дизельный двигатель имеет порядок работы 1 5 3 6 2 4 Это порядок, в котором проходит каждый цилиндр после 4 тактов, упомянутых выше.

Эта последовательность была разработана для обеспечения плавной работы дизельного двигателя без дисбаланса.

Немного информации о дизельных двигателях, посвященных высокопроизводительным дизельным двигателям. Топливо проходит через форсунку со скоростью почти 1500 миль в час, так же быстро, как реактивный самолет на максимальной скорости.