Работа дизельного двигателя

Работа дизельного двигателя, а точнее его рабочий цикл состоит из четырех постоянно повторяющихся тактов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

В начале работы дизельного двигателя в цилиндр поступает воздух. Воздух начинает сжиматься с очень высокой степенью сжатия, это приводит к повышению давления и соответственно температуры. В конце такта сжатия в определенное время в нагретый воздух происходит впрыск дизельного топлива с помощью специального устройства —форсунки. Дизельное топливо от соприкосновения с горячим сжатым воздухом самовоспламеняется, поэтому вы наверно слышали, дизельный двигатель так и называют двигатель с воспламенением от сжатия. Рабочая смесь в таком двигателе образуется непосредственно в цилиндре.

Работа дизельного двигателя на такте впуска.

Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Во время этого такта в цилиндре создается разрежение.  Впускной клапан открывается и происходит наполнение чистым воздухом (очистку воздуха обеспечивает воздухоочиститель). В цилиндре остаются отработавшие газы, которые смешиваются с воздухом. Во время такта впуска давление воздуха в цилиндре может колебатся от 80 до 90 кПа, а температура где-то от 50 до 75 градусов.

Работа дизельного двигателя во время

такта сжатия.

Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом впускной и выпускной клапаны находятся в закрытом положении. Объем воздуха уменьшается, а давление пропорционально увеличивается, при этом увеличивается и температура. Давление воздуха может составлять 3,5 МПА, а температура держится на уровне 650-700 градусов. Чтобы обеспечить надежную раюоту двигателя необходимо, чтобы температура была значительно выше температуры самовоспламенения дизельного топлива.

Работа дизельного двигателя во время такта

рабочего хода.

При такте расширения, так его еще называют. Оба клапана находятся в закрытом состоянии. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке в горячий и сжатый воздух впрыскивается мелко распыленное, дисперсное дизельное топливо давление составляет 20—22 МПа. Это давление нагнетает топливный насос. Топливо поступает в цилиндр, перемешиваясь с воздухом нагревается, далее испаряется и воспламеняется. При сгорании топлива в цилиндре давление составляет около 6-8 Мпа, а температура 1800-200 градусов. Образовавшиеся газы действуют на днище поршня и перемещают его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Этот такт совершает работа, поэтому он считается основным тактом рабочего цикла.

Работа дизельного двигателя во время такта выпуска.

Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом открыт выпускной клапан, через который вытесняются отработавшие газы из цилиндра. Давление при такте пуска составляет 110-120 кПа, а температура, 600-700 градусов.

{jcomments on}

1500 бар — самое высокое давление в машине. И где оно? — журнал За рулем

Давление (и его антипод – разрежение) может возникнуть в любой замкнутой емкости – хотя бы из-за температурных перепадов. А если при этом задействованы механизмы, то колебания давления могут быть гораздо больше.

Любопытно, что даже в салоне машины давление воздуха обычно чуть выше атмосферного! Под воздействием вентилятора отопителя или скоростного напора воздух нагнетается в салон через дефлекторы. А в некоторых узлах и агрегатах оно выше в десятки раз.

Давление – движущая сила в автомобиле. Рассказываем, насколько велика его сила и что она может.

Странная лужа под машиной: 11+ причин и ваши действияБензонасос помирает? Только не берите дорогой на замену!Переводим автомобиль на газ: сколько потратим и сколько сэкономим

1. Камера сгорания —

60 бар (бензиновый мотор), 75 бар (дизель)

Этот параметр часто путают и с компрессией, и со степенью сжатия. Но это давление, которое возникает в момент сгорания топлива. Сильно «задирать» его нельзя, поскольку оно может разрушить кольца, вкладыши, клапаны. Тем не менее величина этого давления серьезная – даже у гражданских автомобилей.

2. Топливная система —

до 1500 бар

Все о ремонте топливных систем дизельных двигателей. Исследование ЗР

В баке бензиновых и дизельных автомобилей поддерживается почти атмосферное давление. От изменений температуры или вследствие расхода топлива в нем может возникать легкое давление либо разрежение. В баке размещен насос, который подает топливо к двигателю с давлением не более 4 бар. В бензиновом двигателе с распределенным впрыс­ком топливо к форсункам поступает сразу, а в дизелях и моторах с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания стоят еще топливные насосы высокого давления. У бензиновых двигателей давление перед форсунками может достигать 100 бар. У дизелей давление после ТНВД может доходить до 1500 бар, и это самое высокое давление в автомобиле.

3. Система смазки двигателя —

до 4 бар

Создается масляным насосом с приводом от коленчатого вала. При высокой частоте вращения насос обеспечивает избыточную производительность, поэтому ставят редукционный клапан для его регулирования. В последнее время всё чаще ставят насосы с переменной производительностью – они отбирают у мотора меньше мощности, ­экономят топливо и сокращают выбросы вредных газов в атмосферу.

Мотор не тянет: полный список причин и что делать

4. Давление во впускном трубопроводе —

до 2,5 бар

У наддувного двигателя (и бензинового, и дизельного) на минимальных оборотах холостого хода давление сравнимо с атмосферным, так как турбокомпрессор почти не вращается. Зато по мере роста нагрузки и оборотов двигателя турбокомпрессор выдает сначала номинальное давление, а затем пытается «перенаддуть» мотор. Но электронные и механические ограничители ему не дают развить большего давления – так возникает протяженная полка крутящего момента, очень удобная для управления тягой.

5. Система охлаждения двигателя —

1,5 бара

Образуется при нагревании охлаждающей жидкости. Давление ограничивает паровой клапан пробки радиатора или расширительного бачка. Это давление снижает риск закипания двигателя и уменьшает потери на испарение.

Картофелина в выхлопной трубе — что произойдет? Проверяем автомифы!

6.

Разрежение во впускном трубопроводе — 0,8 бара

У атмосферного бензинового двигателя там всегда разрежение, которое возникает из-за дроссельной заслонки и сопротивления воздушного фильтра. Максимальной величины достигает при торможении двигателем. Большое разрежение возникает при минимальных оборотах холостого хода, малое – при полностью открытом дросселе.

7. Перед турбиной — до 2 бар

Для вращения турбокомпрессора используются отработавшие газы. Давление перед турбиной ограничивают, тем самым регулируя производительность компрессора: перепускной клапан отводит часть выпускных газов мимо турбины. Бывают и турбины с регулиру­емым сопловым аппаратом, управляемым электроникой.

8. Система выпуска отработавших газов — до 1 бара

Умер катализатор. Что будет, если вырезать его

Это давление возникает после выпускного коллектора у атмосферных моторов и после турбокомпрессора в наддувных. Оно обусловлено сопротивлением сот каталитического нейтрализатора. Существенно увеличивается при разрушении и оплавлении керамических сот, а также при механическом повреждении трубы системы выпуска.

9. Управление трансмиссией — 5 бар (АКП), 7,5 бар (вариатор), 60 бар (робот)

Речь о давлении рабочей жидкости для управления элементами коробок. Здесь и поршни, отвечающие за сжатие лент и пакетов фрикционов, и перемещение конусов вариаторов, и включение передач в роботах. Такой разброс обусловлен применением в роботах отдельного электрического насоса высокого давления.

10. Тормозная система — до 180 бар

В старых автомобилях без АБС давление в контурах тормозной системы определял водитель: как нажмет на педаль, столько и получится (с учетом помощи вакуумного усилителя). Сейчас же за этой физической силой следит АБС. Ее гидронасос может создавать давление до 180 бар, но это не значит, что такое давление постоянно напрягает тормозные шланги. Это необходимо для увеличения быстродействия механизма. На практике максимальным давление бывает лишь в экстренных случаях.

Перегрев двигателя: 9+ причин и все последствия13 самых тревожных пиктограмм на приборной панели12 проблем с тормозами: простая диагностика своими силами

11. Система кондиционирования — 4 бара (при заправке), 20 бар (рабочее)

Принцип действия основан на переходах хладагента из жидкого состояния в газообразное при изменении давления. Однако при этом начальное давление в системе также необходимо. В результате работы компрессора давление в трубках может достигать 20 бар.

12. Разрежение в вакуумном усилителе — до 0,8 бара

Разрежение в нем не всегда равно разрежению во впускном трубопроводе, хотя они и соединены шлангом. Применен обратный клапан, который позволяет вакуумному усилителю «хранить запас разрежения» даже после остановки двигателя. Его хватает еще на несколько торможений.

Ставим сами газовые упоры капота на Ладу — просто и быстро

13. Амортизаторы — до 30 бар

Прошли времена, когда при заделке крышки амортизатора в нем оставался атмосферный воздух. Теперь в амортизаторах используют инертный газ либо с небольшим давлением, либо со значительным газовым подпором. Если шток амортизатора можно легко вдавить руками, газовый подпор не превышает 1 бар. Газовый подпор приподнимает автомобиль и делает подвеску немного жестче.

14. Пневмоподвеска — 16 бар

В пневмоподвесках автомобилей давление обеспечивает насос, забирающий атмосферный воздух через фильтр. Обычно в пневмосистемах подвески легковых ­автомобилей используются давления, не превышающие 16 бар.

15. Газовые упоры — 120 бар

В газовых упорах, которые помогают открывать двери багажных отсеков и капоты, рабочим телом является азот, сжатый в некоторых изделиях до 120 бар. Любопытно, что наполняют газовые упоры, когда они полностью собраны, через штатное уплотнение штока, работа­ющее как обратный клапан.

16. Шины — 1,8-2,8 бара

Системы контроля за давлением в шинах — как они устроены

Единственное давление, за поддержание которого ответственность лежит на водителе, а потому и нуждается в достаточно частой проверке. Шины несут основную нагрузку от массы автомобиля, от правильного давления в них зависит комфорт и безопасность.

Поэтому надо соблюдать рекомендации завода-изготовителя автомобиля.

• Вы неправильно накачиваете колеса! Есть секрет — он тут.
• Перед началом осенне-зимнего сезона стоит обзавестись щетками с обогревом BURNER. А чтобы боковые стекла оставались чистыми, нужен водосток лобового стекла.

Дизельные двигатели — Сгорание — Журнал Diesel Power

| Рекомендации по покупке

Поток воздуха и топлива через четырехтактный дизельный двигатель
Воздух, поступающий в четырехтактный дизельный двигатель, очищается при прохождении через воздушный фильтр. Затем он течет по трубкам, пока не сжимается во вращающихся лопастях турбокомпрессора. В результате воздух становится более плотным и горячим, поэтому он охлаждается в интеркулере. Интеркулер соединяется с воздухозаборником двигателя шлангами. По мере того, как поршень скользит к нижней части своего хода, камера сгорания наполняется воздухом из-за открытого впускного клапана. Это называется тактом впуска. Впускной клапан (клапаны) закрывается, и поршень выталкивает воздух вверх к головке блока цилиндров. Во время этой фазы, известной как такт сжатия, воздух занимает примерно 1/16 объема, который он занимал раньше.

Насос (электрический или механический, расположенный в баке или на раме) подает топливо под низким давлением к ТНВД. Нагнетательный насос значительно повышает давление до 17 000–30 000 фунтов на квадратный дюйм. Затем топливо впрыскивается в камеру сгорания (заполненную перегретым воздухом) под огромным давлением непосредственно перед верхней мертвой точкой. Возникающее в результате сгорание толкает поршень обратно вниз. Это называется рабочим ходом. Последний цикл происходит, когда выпускной клапан (клапаны) открывается и поршень выталкивает выхлоп. Выхлопной воздух по-прежнему имеет достаточно энергии, чтобы толкать выхлопную сторону турбокомпрессора. Далее воздух поступает в выхлопную трубу и выходит из выхлопной трубы.

Воспламенение от сгорания
Воспламенение от сгорания является ключевой характеристикой дизельного двигателя, и его проще всего объяснить с помощью пожарного поршня. Эти древние устройства для розжига огня состояли из поршня с утопленным наконечником и герметичного цилиндра. Когда их быстро сталкивают вместе, температура воздуха в цилиндре поднимается достаточно высоко, чтобы сжечь кусок трута, надетый на конец поршня. Дизельный двигатель использует тот же принцип, что и пожарный поршень, только в гораздо большем и более сложном масштабе.

Если вы хорошо разбираетесь в цифрах, вам очень пригодится уравнение PV=nRT. Это уравнение определяет взаимосвязь между давлением (P), объемом (V), количеством присутствующего газа, измеряемым в молях (n), универсальной газовой постоянной (R) и температурой (T). По мере увеличения давления в цилиндре растет и температура. Так, когда поршень сжимает воздух внутри цилиндра до 1/16 его первоначального объема, температура внутри цилиндра превышает 400 градусов. Этого тепла и давления достаточно, чтобы воспламенить дизельное топливо без использования свечей зажигания.

Пристальный взгляд на сгорание дизельного топлива
Одним из основных различий между бензиновым двигателем и дизельным двигателем является тип сгорания. Сжигание дизеля очень сложное и использует тот же принцип, что и свеча, где топливо и воздух смешиваются в результате сгорания. Конвекционные потоки и турбулентность играют большую роль в сжигании несмешанного (гетерогенного) топлива. С другой стороны, бензиновый двигатель полностью (гомогенно) смешивает топливо и воздух перед его сравнительно простым сгоранием. Одним из недостатков инжекторных бензиновых двигателей является то, что когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь, часть ее застревает в неровностях стенок цилиндра. Вот почему бензиновые двигатели имеют более высокие выбросы окиси углерода (CO) и углеводородов по сравнению с дизельными двигателями.

Почему дизельный двигатель так громко гудит?
Помните, мы только что сказали, что в дизелях используется несмешанная топливно-воздушная смесь? Это не совсем так. Часть топлива смешивается с кислородом на атомарном уровне. Эти маленькие карманы похожи на маленькие бомбы и воспламеняются первыми. Эти предварительно смешанные (дефлаграционные) волны известны как детонация. Это сильный сверхзвуковой фронт пламени, который движется быстрее скорости звука. После этого высвобождения энергии подавляющее большинство несмешанного топлива сгорает в виде диффузионного (несмешанного) пламени. Таким образом, количество смешанного топлива в цилиндре в начале сгорания определяет, сколько шума вы услышите. Турбокомпрессоры и системы рециркуляции отработавших газов (EGR) делают дизель тише.

Зачем подключать дизель?
Блок обогревателей использует напряжение 110 вольт для нагрева охлаждающей жидкости и моторного масла, поэтому холодным зимним вечером двигатель, подключенный к сети, запустится намного легче, чем если оставить его отключенным. Дизельный двигатель вмещает большое количество густого масла. В сочетании с высокой степенью сжатия дизельного двигателя эти два условия создают большую нагрузку на батареи (мощность которых снижается из-за холода). В этом случае наличие горячего резервуара с маслом в поддоне обеспечит мгновенную доступность смазки, что уменьшит трение и облегчит запуск.

Почему они служат дольше?
Дизельные двигатели служат дольше, потому что они унаследованы от тяжелой промышленности. На этом фоне появились их поршни с масляным охлаждением, механический привод на всех жизненно важных компонентах, коленчатые валы из кованой стали и сильное усиление областей с высоким напряжением, таких как крышки подшипников. Еще одна причина, по которой они служат дольше, заключается в том, что в цилиндрах дизельного двигателя сжимается только воздух, а не растворитель, как бензин. Кроме того, дизельное топливо действует как смазка и полезно для стенок цилиндров и поршневых колец. Дизели работают на более низких скоростях из-за их механической конструкции и скорости сгорания в камере сгорания. Скорость сгорания зависит от времени, необходимого для сгорания топлива. Форма распыления, размер капель, перепады давления на форсунке, температура и конструкция камеры — все это влияет на число оборотов дизеля. Поскольку дизельный двигатель работает с высокой степенью сжатия, ему нужен прочный блок и вращающийся узел, способные выдерживать большие нагрузки.

Как дизели развивают такой большой крутящий момент и при этом обеспечивают отличную топливную экономичность?
Дизельный двигатель развивает огромный крутящий момент благодаря высокой степени сжатия. В тепловых двигателях увеличение разницы давлений между сжатым и несжатым поршнем соответствует увеличению его эффективности и выходного крутящего момента. Другой причиной мощности дизеля является само дизельное топливо. Он содержит на 15% больше энергии на галлон, чем бензин. Кроме того, дизельный двигатель может работать на очень обедненной смеси и без насосных потерь, связанных с дроссельной заслонкой. В бензиновом двигателе богатая топливно-воздушная смесь используется для охлаждения сгорания и правильной работы каталитических нейтрализаторов. Дизель может работать на очень обедненной смеси и при этом иметь низкую температуру выхлопных газов.

В чем разница между свечами накаливания и свечами зажигания?
Почти во всех дизелях используются свечи накаливания или подогреватели воздуха. Эти устройства используют электричество для создания тепла внутри цилиндра, когда он холодный во время запуска. После достижения рабочей температуры двигатель в них уже не нуждается. Свечи зажигания, с другой стороны, всегда необходимы в бензиновом двигателе, чтобы начать сгорание.

Интересные факты о дизельных двигателях
*У них нет дроссельной заслонки; крутящий момент создается за счет добавления в двигатель большего количества топлива. Топливо измеряется, а воздух следует за ним.

*Дизельные двигатели образуют меньше выбросов окиси углерода (CO) и углеводородов, чем бензиновые двигатели, потому что топливо не застревает в стенках цилиндра во время такта сжатия, так как сжимается только воздух.

*НАСА провело эксперименты с диффузионным пламенем в условиях невесомости. Они обнаружили, что из-за отсутствия конвекционных потоков пламя светилось синим цветом, образуя идеальный круг.

Используется в двигателях GM 6,2 л и 6,5 л, Ford 6,9 л и 7,3 л (до Power Stroke).

Непрямой впрыск (IDI)
Непрямой впрыск (IDI) состоит из форкамеры или вихревой камеры, соединенной с основной камерой цилиндра узким проходом. Топливная форсунка распыляет топливо в меньшую камеру, в которой также находится свеча накаливания. Здесь начинается горение. Разность давлений в двух камерах создает сильную турбулентность, поскольку обе стороны стремятся к равновесию. Двигатели IDI имеют более низкий тепловой КПД, чем двигатели с непосредственным зажиганием (DI). Это связано с тем, что две камеры сгорания имеют большую площадь поверхности, чем одна. Потери тепла в этой области не способствуют тепловому КПД — они могли привести к давлению поршня вниз. Энергия, необходимая для создания турбулентности в камере сгорания, учитывается как насосные потери. Положительной особенностью двигателя IDI является то, что насосу высокого давления не нужно создавать высокое давление для распыления топлива.

Используется в двигателях Cummins объемом 5,9 л и 6,7 л, Duramax 6,6 л, а также в двигателях Power Stroke объемом 6,0 л, 6,4 л и 7,3 л.

Прямой впрыск (DI)
Прямой впрыск происходит, когда топливная форсунка впрыскивает топливо только непосредственно в камеру сгорания. Поршни этих двигателей имеют куполообразную форму, чтобы создать место для горения пламени. Одна из целей впрыска топлива в камеру сгорания состоит в том, чтобы не попасть в верхнюю часть поршня или стенки цилиндра, потому что падение температуры не позволит топливу сгореть. Дизели с непосредственным впрыском более эффективны, но требуют высокого давления впрыска, чтобы поддерживать сгорание. DP

Трендовые страницы

• Taco Teaserday: Последний предварительный просмотр Toyota Tacoma Toyota Tocoma Pro

. Дейтона: должно было быть, теперь есть!

• Чем меньше, тем лучше Когда дело доходит до вождения BMW M2 2023 года

• Mazda CX-90 2024 года First Drive: People Mover для тех, кто любит двигаться

Трендовые страницы

• Taco Teaserday: Последний предварительный просмотр Toyota Tacoma Toyota Tocoma GoS Pro

  . : Должен был быть, теперь есть!

• Чем меньше, тем лучше Когда дело доходит до вождения BMW M2 2023 года

• Mazda CX-90 2024 года First Drive: People Mover для тех, кто любит двигаться

Влияние давления на впуске на характеристики и выбросы в автомобильном дизельном двигателе, работающем в низкотемпературных режимах сгорания. (Конференция)

Влияние давления на впуске на характеристики и выбросы в автомобильном дизельном двигателе, работающем в низкотемпературных режимах сгорания. (Конференция) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Аннотация не предоставлена.

Авторов:

Колбан, Уильям;

Майлз, Пол С.;

О, СОНМУК

Дата публикации:

01.08.2007

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Сандия. (SNL-CA), Ливермор, Калифорния (США)

Организация-спонсор:

Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства сельского хозяйства США (NNSA)

Идентификатор OSTI:

1147397

Номер(а) отчета:

ПЕСОК2007-5600К
521683

Номер контракта Министерства энергетики США:  

АК04-94АЛ85000

Тип ресурса:

Конференция

Отношение ресурсов:

Конференция

: Предлагается для презентации на конференции и выставке SAE Powertrain & Fluid Systems, проходившей 29-31 октября 2007 г. в Роузмонте (Чикаго, Иллинойс.

).

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Колбан, Уильям, Майлз, Пол С. и О, СОНМУК. Влияние давления на впуске на характеристики и выбросы в автомобильном дизельном двигателе, работающем в низкотемпературных режимах сгорания. . США: Н. П., 2007.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Колбан, Уильям, Майлз, Пол С. и О, СОНМУК. Влияние давления на впуске на характеристики и выбросы в автомобильном дизельном двигателе, работающем в низкотемпературных режимах сгорания. . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Колбан, Уильям, Майлз, Пол С. и О, СОНМУК. 2007.
«Влияние давления на впуске на характеристики и выбросы в автомобильном дизельном двигателе, работающем в низкотемпературных режимах сгорания». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/1147397.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1147397,
title = {Влияние давления на впуске на производительность и выбросы в автомобильном дизельном двигателе, работающем в низкотемпературных режимах сгорания.},
автор = {Колбан, Уильям и Майлз, Пол С. и ОХ, СОНМУК},
abstractNote = {Аннотация не предоставлена.},
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/1147397},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2007},
месяц = ​​{8}
}


Копировать в буфер обмена

Просмотр конференции (1,08 МБ)

Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см.