Дизельный двухтактный двигатель принцип работы


Двухтактный дизельный двигатель: принцип работы и особенности

Двухтактный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Топливо-воздушная смесь сгорает за 2 движения поршня. Цикл завершается всего за 1 оборот коленвала. Такие показатели кажутся впечатляющими, однако существует несколько особенностей работы агрегата, о которых стоит узнать подробнее.

Главным достоинством такого мотора можно считать меньший расход топлива в сравнении с бензиновыми агрегатами. Это происходит за счет одной из особенностей дизельного топлива. Оно плотнее бензина, поэтому при сгорании дает на 15% энергии больше. Это обеспечивается более длинной цепочкой углеродов. Кроме того, технические характеристики таких двигателей стоят наравне с показателями аналогичных двигателей.

Строение

В состав двухтактного дизеля входит картер, совмещенный с коленчатым валом поршень, форсунки, впускные и выпускные окна цилиндра, топливный и водяной насосы. Последний снабжается плунжерным переключателем и датчиком температуры, а также емкостями, которые наполняются водой. Агрегат обеспечивает повышение КПД и за счет улучшенного сгорания топливо-воздушной смеси. Токсичность отходов при этом снижается.

В двухтактном моторе расположена газовая турбина и нагнетатель. Последний отвечает за повышение давления в цилиндрах — это обеспечивает экономию топлива и повышение мощности. Газовая турбина запускает преобразователь энергии тепла в энергию движения.

Продувочный воздух поступает в двухтактный дизельный двигатель несколькими способами — с помощью:

  • насосов;
  • продувочных камер;
  • компрессоров.

Продувка может осуществляться по одной из схем — контурной или клапанно-щелевой.

Стоит отметить, что использование контурной схемы снижает как экономические, так и технические показатели агрегата. Это объясняется тем, что в цилиндрах имеются не продуваемые области.

Цилиндры монтированы вдоль. Каждый из них оснащается выпускными и вентиляционными отверстиями. Газ поступает к турбине через коллектор. Когда поршни двигаются, рабочая камера периодически открывается и закрывается. Коленчатые валы взаимодействуют друг с другом. Это обеспечивается механизмом основной передачи.Топливо при этом сгорает при достаточно высокой температуре.

Для смазки трущихся деталей и подшипников применяется смесь масла и топлива. Она подается в цилиндр и кривошипную камеру. Смазки эти узлы не имеют, поскольку она смылась бы топливом. Именно поэтому к горючему его доливают в определенном соотношении.

При этом для двухтактного дизельного двигателя используется определенное масло. Оно выдерживает продолжительное воздействие высоких температур, способно практически не оставлять после сгорания зольных отложений.

Как работает?

Принцип работы двухтактного дизеля основан на выполнении 2 тактов: сжатие и рабочий ход. Конструкция агрегата позволяет выполнять весь цикл вдвое быстрее, чем в четырехтактных моторах.

Для двухтактных дизельных двигателей принцип работы следующий:

  1. Поршень из НМТ начинает двигаться вверх. В цилиндре имеется воздух. Приходе поршня вверх он сжимается, а когда поршень подходит к ВМТ, впрыскивается порция свежего топлива. При этом горючее самовоспламеняется и осуществляется рабочий ход.
  2. Продукты сгорания толкают поршень, вследствие чего тот движется вниз. Когда поршень доходит до НМТ, осуществляется продувка —воздух замещает продукты сгорания. Это является завершением цикла.

Внизу цилиндра имеются продувочные окна. Они необходимы для процесса продувки. Когда поршень снизу, они открыты. Во время подъема поршня они закрываются. Значительное увеличение показателя мощности двухтактных моторов происходит за счет повышения числа рабочих ходов. Двухтактный дизельный двигатель, принцип работы которого достаточно прост, обладает массой преимуществ.

Мифы о двухтактных дизельных моторах

Существует несколько распространенных мифов касательно двухтактных двигателей:

  1. Слишком медленная работа. В действительности современные моторы с турбонаддувом гораздо эффективнее предыдущих моделей.
  2. Такие моторы слишком громкие. Чтобы этого избежать, необходима правильная настройка двигателя. При правильном выполнении всех настроек работа мотора происходит немногим громче бензинового аналога. Высокий уровень шума свидетельствует о неправильной настройке мотора или его неисправности. Для старых моделей высокий уровень шума — характерная черта, создание появление аккумуляторных систем с высоким давлением существенно снизило уровень шума.
  3. Покупать дизель выгоднее бензина. Это так, но лишь отчасти. Несколько лет назад дизельное топливо стоило намного дешевле бензина, однако сегодня разница составляет всего 10-20%. Основная экономичность заключается в способности теплотворной способности горючего.
  4. Такие моторы плохо заводятся зимой. Раньше проблемы с ними действительно возникали. Однако современные автомобили с дизельными двигателями оснащены быстрым запуском, что снижает время на ежедневные подготовки к поездкам.

Срок службы дизеля превышает бензиновые агрегаты. Он может достигать 400-600 тыс. км.

Каждый двухтактный дизельный двигатель имеет одну отличительную особенность — через окна цилиндров впускается воздух и устраняются отработавшие газы. Когда они выходят через клапан в цилиндре, а воздух поступает через окна, система такой очистки называется клапанно-щелевой.

Подобные системы очистки имеют одну особенность — в цилиндре остается только часть воздуха. Поднимаясь вверх, он частично выходит за пределы мотора. Такую очистку еще называют прямоточной. Она обеспечивает максимальную эффективность очистки двигателя от продуктов сгорания.

Помимо прямоточной продувки существует и петлевая, однако она отличается меньшим качеством очистки. Именно поэтому для современных автомобилей она используется нечасто. Рабочие ходы такого агрегата выполняются в два раза чаще, однако на мощности это сказывается незначительно (она увеличивается в 1,5-1,7 раза). Это объясняется наличием продувки, а также тем, что внутри цилиндра происходит более короткий ход.

Преимущества

Двухтактные дизельные двигатели стали производиться относительно недавно. Такие моторы на сегодняшний день имеют множество модификаций. К примеру, зажигание бывает 2 типов: контактным и бесконтактным.Также отличаются и схемы таких моторов. Применяется двухтактная система на танках, в самолетах, в тяжелой промышленной технике.

Другие достоинства:

  1. Небольшой размер. Для установки агрегата требуется совсем немного места. Такие моторы легко умещаются под капотом транспортных средств.
  2. Небольшая масса. Стандартный турбодизель весит почти в 2 раза больше, чем двухтактный дизельный двигатель.
  3. Значительная экономия топлива. Расход горючего снижен практически в 2 раза по сравнению с обычным дизельным агрегатом.
  4. Простая конструкция. При обслуживании таких двигателей нет необходимости применять специальные технологии.

Такие преимущества выгодно выделяют двухтактные дизельные двигатели на фоне бензиновых собратьев. Имеются у таких моторов и серьезные недостатки.

Недостатки

Небольшое распространение агрегатов объясняется рядом причин. К примеру, детали на такие моторы найти получится с трудом. Именно поэтому выполнить ремонт двухтактного дизельного двигателя становится проблематично. Кроме того, специалистов по обслуживанию таких агрегатов достаточно мало.

Другие недостатки:

  • высокая цена дизельных двигателей и малый выбор моделей;
  • увеличенный расход масла;
  • необходимость установки воздушных фильтров.

Явным недостатком дизелей является использование мощного стартера. На морозе дизельное топливо мутнеет и застывает. Ремонт топливной аппаратуры затрудняется тем, что насосы высокого давления изготавливаются с высокой точностью.

Существенным минусом двухтактных дизелей является невозможность их применения в высокотемпературных режимах. Масло при таких условиях закоксовывается, возникает залегание поршневых колец. Кроме того, из-за недостаточной продувки топливо сгорает не полностью, что сказывается на значении КПД и уровне токсичности.

Итоги

Дизельные двигатели, имеющие два такта, изобретались с одной целью — снизить токсичность отработавших газов, а также увеличить экономичность двигателя, повысить КПД.

Стоит упомянуть о зажигании. Чтобы топливо воспламенилось, необходимо время, поэтому разряд на свече возникает заранее, перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Чем быстрее происходит движение поршня, тем раньше должна зажигаться свеча. Существуют специальные устройства, позволяющие менять угол зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала.

Двухтактный дизельный двигатель - как он работает

Двухконтактный дизельный двигатель Сегодня рассмотрим двухтактный дизельный двигатель. К сожалению, большинство людей нашего времени связывают работу дизельных моторов с тракторами, поездами, КамАЗами, строительной и сельскохозяйственной техникой.

Все давно привыкли, что они сильно загрязняют окружающую среду характерными черными выбросами с выхлопной трубы (хотя в наше время, благодаря системе прохождения воздуха, все уже давно не так катастрофично), но даже факт превосходства современных дизельных моторов над бензиновыми двигателями мало кого способен переубедить.

Главным же их преимуществом, многие автолюбители называют меньший расход топлива по сравнению с бензиновыми собратьями. Секрет этого кроется в плотности состава дизельного топлива, которое вырабатывает на 15% больше энергии чем бензин. Если копнуть еще глубже и взглянуть на молекулярный уровень, то увидим, что происходит это благодаря более длинной цепочке углеродов. Кроме того, по эксплуатационным характеристикам и принципу работы они также ничуть не уступают двигателям с другими топливными системами. Давайте попробуем в этом убедиться на примере уже упомянутого двухтактного дизельного мотора.

1. Двухтактный дизельный двигатель – принцип работы и устройство

Данный вид двигателей, в настоящее время меньше распространен чем аналогичный четырехтактный, но все же имеет право на существование. Составляющими частями двухтактного дизельного двигателя являются такие два механизма как газовая турбина (служит для преобразования энергии из тепловой в механическую) и специальный нагнетатель (за счет повышения давления в цилиндрах позволяет повысить мощность, снизив при этом количество потребляемого горючего).

Схема работы Цилиндры данного устройства располагаются горизонтально, друг напротив друга, а процесс работы в каждом из них проходит за один оборот коленчатого вала, включающего в себя два хода поршня. Когда поршень опускается непосредственно к нижней мертвой точке, цилиндр очищается и наполняется свежим воздухом. Происходит это так: вначале, через открывшийся выпускной клапан, отработанные газы выходят из цилиндра, уступая место чистому воздуху, попадающему сюда через открытые поршнем нижние окна.

Окна цилиндров двухтактных двигателей используются как для впуска свежего воздуха, так и для выпуска уже отработанных газов (оконная или щелочная продувка). Если же отработанные газы выпускаются через клапан в цилиндре, а окна предназначены только для впуска чистого воздуха, то такую продувку называют клапанно-щелевой.

При такой системе очистки, не весь поступивший воздух задерживается в цилиндре и поднимаясь верх какая-то его часть выходит за пределы двигателя. Данный процесс назвали прямоточной продувкой цилиндра, обеспечивающий оптимальную очистку от продуктов сгорания. Продувочный воздух попадает в цилиндры одним из трех способов: либо через специальные насосы, либо через кривошипные продувочные камеры, или же с помощью поршневых компресоров.

Когда поршень с нижней точки начинает движение в верх, первым закрывается впускной клапан, а следом и окна, через которые осуществлялась продувка, затем начинается сжатие воздуха. Топливо, подающееся форсункой, которая находится возле верхней мертвой точки, воспламеняется от горячего воздуха, начиная тем самым процесс горения и расширения продуктов сгорания при движении поршня вниз.

Пройдя описанный круг, все снова повторяется. В турбину газы попадают через коллектор, а камера сгорания формируется, тогда, когда поршни очень близко приближаются друг к другу. Коленвалы, в таких двигателях, связываются между собой с помощью шестерен основной передачи, а их движение имеет круговой характер и осуществляется по часовой стрелке.

Дизельный двигатель Кроме прямоточной продувки, выделяют еще и петлевую, но ее качество очистки цилиндра значительно ниже, поэтому в наше время она применяется намного реже. Рабочие ходы в двухтактном двигателе случаются в два раза чаще, чем в аналогичном за объемом четырехтактном, но с точки зрения мощности этого особо не заметно (она увеличивается максимум в 1,6 — 1,7 раза), это происходит из-за существования продувки и более короткого рабочего хода внутри цилиндра.

2. Достоинства и особенности двухтактных двигателей

Двухтактный дизельный двигатель впервые увидел свет практически одновременно с четырехтактным, созданным в том же году Н.Отто, а вот двухтактный бензиновый мотор начали применять сравнительно недавно. На сегодняшний день, существует большое количество различных модификаций всех типов двигателей. Так, например, система зажигания двухтактного мотора может быть как бесконтактной (используется чаще всего), так и контактной, которая еще не успела полностью уйти в историю. Также, в зависимости от бренда, с его историческими традициями и оценкой нынешних рыночных тенденций, могут отличатся и схемы двухтактных двигателей.

Встречается двухтактная дизельная система в стационарных и тепловозных двигателях, на танках, в недалеком прошлом устанавливалась на самолетах, а сегодня ее не редко используют на тяжелых и габаритных грузовиках, в основном американского производства.

Двигатель К основным особенностям, отличающим этот вид моторов, от четырехтактных относят: длину одного рабочего цикла (совершается за два хода поршня, один оборот вала). Благодаря этому, более плавно меняется угол поворота коленчатого вала, что в свою очередь обеспечивает меньшие нагрузки на шатуны, и некоторые детали поршневой группы, повышая запас их прочности; процесс перезарядки цилиндра (в начале сжатия, после такта расширения) с помощью части хода поршня; ограниченное время впуска свежего воздуха и выпуска продуктов горения; другую конфигурацию индикаторной диаграммы; способ продувки (удаление продуктов горения), который проходит путем замены этих продуктов на свежий заряд воздуха. К слову сказать, у аналогичных бензиновых двигателях, в этом случае, вместо воздуха поступает новый заряд горючей смеси.

Тепловой расчет двухтактных моторов проводится точно так же, как и у четырехтактных, исключение становят лишь параметры процессов продувки и впуска. Для осуществления процедуры расчета во внимание принимаются: температуры окружающей среды и остаточных газов; различные коэффициенты — использования тепла, избытка воздуха, неполноты диаграммы, остаточных газов; давление продувки и окружающей среды; показатели политропного сжатия и расширения, уровень повышения давления; политропное сжатие воздуха в системе нагнетателя.

Что касается достоинств двухтактных дизельных двигателей, то тут следует отметить следующие параметры:

- относительно малый вес двигателя (обычно такая установка весит на 50-60% меньше классического мотора с турбиной);

- довольна простая конструкция, имеющая меньшее количество дополнительных деталей и запасных частей. Этот фактор значительно упрощает принцип работы подобных двигателе, а значит обслуживание и ремонт, также, не составят никакого труда;

- оптимальные габариты, не требующие много места под капотом (отсутствует громоздкая система клапанов и распределительного вала).

3. Недостатки двухтактных двигателей

Дизельный двигатель Как видим, двухтактные дизельные двигатели обладают приличным количеством положительных характеристик, так почему же тогда они не завоевали должную популярность и с каждым годом все больше и больше прекращают эксплуатироваться? Ответ простой. Несмотря на все положительные моменты, эти силовые агрегаты обладают также существенными недостатками, что делает их менее привлекательными по сравнению с четырехтактными собратьями.

В первую очередь, к минусам (по мнению большинства посетителей различных автомобильных форумов) следует отнести большую прожорливость относительно масла, значительная часть которого либо остается в уголках продувочных окон, а затем попадает в выпускную систему, либо сгорает вместе с топливом. Еще одним отрицательным фактором является слишком высокая температура процесса, происходящего в таком двигателе. А по другому и быть не может, ведь вспышка в цилиндрах моторов этого вида случается в 2 раза чаще, что соответственно влечет за собой тепловое перенапряжение поршней, головки блока цилиндра и гильз, требующее более серьезного охлаждения, с применением поршней особой конструкции: с жаростойкими вставками и возможностью разбора.

По сравнению с четырехтактными двигателями, условия работы подшипников и коренных, шатунных вкладышей двухтактных моторов более тяжелые, виной чему недостаточный отвод теплоты от соприкасающихся поверхностей. Характерная для двухтактного дизельного двигателя односторонняя система нагрузок, также, уменьшает количество масла, прокачиваемого между рабочими поверхностями. Справится с этим можно применив более мощный масляный насос, но из-за его габаритов и веса это довольно непрактично.

Работа двигателя Следующий недостаток двухтактных дизелей — это повышенный расход воздуха, проявивший себя при использовании танков советского времени Т-64 и Т-80УД (Т-84), которые были оснащены подобными моторами 5ТДФ (имеющие 700 л.с.) и 6ТДФ-2 (обладающий 1200 л.с.). Если место эксплуатации сильно запыленное, это приведет к довольно быстрому засорению фильтров.

Кроме того, двухтактные дизельные двигатели, несмотря на свою относительную простоту, требуют более сложных расчетов проектирования, а учитывая, что работы с ними, во многих странах прекращены еще со средины 60-х годов, некоторые части происходящих в них процессов остаются малоизученными. Вышеописанные недостатки дизельных двухтактных двигателей кратко можно выразить в следующих пунктах:

- высокая стоимость, как двигателя в целом, так и отдельных его деталей, за счет ограниченного количества компаний, занимающихся их производством;

- полное отсутствие соответствующих станций технического обслуживания, специалисты которого могли бы осуществить полноценный ремонт таких моторов;

- высокое потребление масла, особенно при интенсивном использовании;

- отсутствие запасных частей и сменных деталей в свободной продаже.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Двухтактный дизельный двигатель: принцип работы и особенности

Двухтактный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Топливо-воздушная смесь сгорает за 2 движения поршня. Цикл завершается всего за 1 оборот коленвала. Такие показатели кажутся впечатляющими, однако существует несколько особенностей работы агрегата, о которых стоит узнать подробнее.

Главным достоинством такого мотора можно считать меньший расход топлива в сравнении с бензиновыми агрегатами. Это происходит за счет одной из особенностей дизельного топлива. Оно плотнее бензина, поэтому при сгорании дает на 15% энергии больше. Это обеспечивается более длинной цепочкой углеродов. Кроме того, технические характеристики таких двигателей стоят наравне с показателями аналогичных двигателей.

Строение

В состав двухтактного дизеля входит картер, совмещенный с коленчатым валом поршень, форсунки, впускные и выпускные окна цилиндра, топливный и водяной насосы. Последний снабжается плунжерным переключателем и датчиком температуры, а также емкостями, которые наполняются водой. Агрегат обеспечивает повышение КПД и за счет улучшенного сгорания топливо-воздушной смеси. Токсичность отходов при этом снижается.

В двухтактном моторе расположена газовая турбина и нагнетатель. Последний отвечает за повышение давления в цилиндрах — это обеспечивает экономию топлива и повышение мощности. Газовая турбина запускает преобразователь энергии тепла в энергию движения.

Продувочный воздух поступает в двухтактный дизельный двигатель несколькими способами — с помощью:

  • насосов;
  • продувочных камер;
  • компрессоров.

Продувка может осуществляться по одной из схем — контурной или клапанно-щелевой.

Стоит отметить, что использование контурной схемы снижает как экономические, так и технические показатели агрегата. Это объясняется тем, что в цилиндрах имеются не продуваемые области.

Цилиндры монтированы вдоль. Каждый из них оснащается выпускными и вентиляционными отверстиями. Газ поступает к турбине через коллектор. Когда поршни двигаются, рабочая камера периодически открывается и закрывается. Коленчатые валы взаимодействуют друг с другом. Это обеспечивается механизмом основной передачи.Топливо при этом сгорает при достаточно высокой температуре.

Для смазки трущихся деталей и подшипников применяется смесь масла и топлива. Она подается в цилиндр и кривошипную камеру. Смазки эти узлы не имеют, поскольку она смылась бы топливом. Именно поэтому к горючему его доливают в определенном соотношении.

При этом для двухтактного дизельного двигателя используется определенное масло. Оно выдерживает продолжительное воздействие высоких температур, способно практически не оставлять после сгорания зольных отложений.

Как работает?

Принцип работы двухтактного дизеля основан на выполнении 2 тактов: сжатие и рабочий ход. Конструкция агрегата позволяет выполнять весь цикл вдвое быстрее, чем в четырехтактных моторах.

Для двухтактных дизельных двигателей принцип работы следующий:

  1. Поршень из НМТ начинает двигаться вверх. В цилиндре имеется воздух. Приходе поршня вверх он сжимается, а когда поршень подходит к ВМТ, впрыскивается порция свежего топлива. При этом горючее самовоспламеняется и осуществляется рабочий ход.
  2. Продукты сгорания толкают поршень, вследствие чего тот движется вниз. Когда поршень доходит до НМТ, осуществляется продувка —воздух замещает продукты сгорания. Это является завершением цикла.

Внизу цилиндра имеются продувочные окна. Они необходимы для процесса продувки. Когда поршень снизу, они открыты. Во время подъема поршня они закрываются. Значительное увеличение показателя мощности двухтактных моторов происходит за счет повышения числа рабочих ходов. Двухтактный дизельный двигатель, принцип работы которого достаточно прост, обладает массой преимуществ.

Мифы о двухтактных дизельных моторах

Существует несколько распространенных мифов касательно двухтактных двигателей:

  1. Слишком медленная работа. В действительности современные моторы с турбонаддувом гораздо эффективнее предыдущих моделей.
  2. Такие моторы слишком громкие. Чтобы этого избежать, необходима правильная настройка двигателя. При правильном выполнении всех настроек работа мотора происходит немногим громче бензинового аналога. Высокий уровень шума свидетельствует о неправильной настройке мотора или его неисправности. Для старых моделей высокий уровень шума — характерная черта, создание появление аккумуляторных систем с высоким давлением существенно снизило уровень шума.
  3. Покупать дизель выгоднее бензина. Это так, но лишь отчасти. Несколько лет назад дизельное топливо стоило намного дешевле бензина, однако сегодня разница составляет всего 10-20%. Основная экономичность заключается в способности теплотворной способности горючего.
  4. Такие моторы плохо заводятся зимой. Раньше проблемы с ними действительно возникали. Однако современные автомобили с дизельными двигателями оснащены быстрым запуском, что снижает время на ежедневные подготовки к поездкам.

Срок службы дизеля превышает бензиновые агрегаты. Он может достигать 400-600 тыс. км.

Каждый двухтактный дизельный двигатель имеет одну отличительную особенность — через окна цилиндров впускается воздух и устраняются отработавшие газы. Когда они выходят через клапан в цилиндре, а воздух поступает через окна, система такой очистки называется клапанно-щелевой.

Подобные системы очистки имеют одну особенность — в цилиндре остается только часть воздуха. Поднимаясь вверх, он частично выходит за пределы мотора. Такую очистку еще называют прямоточной. Она обеспечивает максимальную эффективность очистки двигателя от продуктов сгорания.

Помимо прямоточной продувки существует и петлевая, однако она отличается меньшим качеством очистки. Именно поэтому для современных автомобилей она используется нечасто. Рабочие ходы такого агрегата выполняются в два раза чаще, однако на мощности это сказывается незначительно (она увеличивается в 1,5-1,7 раза). Это объясняется наличием продувки, а также тем, что внутри цилиндра происходит более короткий ход.

Преимущества

Двухтактные дизельные двигатели стали производиться относительно недавно. Такие моторы на сегодняшний день имеют множество модификаций. К примеру, зажигание бывает 2 типов: контактным и бесконтактным.Также отличаются и схемы таких моторов. Применяется двухтактная система на танках, в самолетах, в тяжелой промышленной технике.

Другие достоинства:

  1. Небольшой размер. Для установки агрегата требуется совсем немного места. Такие моторы легко умещаются под капотом транспортных средств.
  2. Небольшая масса. Стандартный турбодизель весит почти в 2 раза больше, чем двухтактный дизельный двигатель.
  3. Значительная экономия топлива. Расход горючего снижен практически в 2 раза по сравнению с обычным дизельным агрегатом.
  4. Простая конструкция. При обслуживании таких двигателей нет необходимости применять специальные технологии.

Такие преимущества выгодно выделяют двухтактные дизельные двигатели на фоне бензиновых собратьев. Имеются у таких моторов и серьезные недостатки.

Недостатки

Небольшое распространение агрегатов объясняется рядом причин. К примеру, детали на такие моторы найти получится с трудом. Именно поэтому выполнить ремонт двухтактного дизельного двигателя становится проблематично. Кроме того, специалистов по обслуживанию таких агрегатов достаточно мало.

Другие недостатки:

  • высокая цена дизельных двигателей и малый выбор моделей;
  • увеличенный расход масла;
  • необходимость установки воздушных фильтров.

Явным недостатком дизелей является использование мощного стартера. На морозе дизельное топливо мутнеет и застывает. Ремонт топливной аппаратуры затрудняется тем, что насосы высокого давления изготавливаются с высокой точностью.

Существенным минусом двухтактных дизелей является невозможность их применения в высокотемпературных режимах. Масло при таких условиях закоксовывается, возникает залегание поршневых колец. Кроме того, из-за недостаточной продувки топливо сгорает не полностью, что сказывается на значении КПД и уровне токсичности.

Итоги

Дизельные двигатели, имеющие два такта, изобретались с одной целью — снизить токсичность отработавших газов, а также увеличить экономичность двигателя, повысить КПД.

Стоит упомянуть о зажигании. Чтобы топливо воспламенилось, необходимо время, поэтому разряд на свече возникает заранее, перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Чем быстрее происходит движение поршня, тем раньше должна зажигаться свеча. Существуют специальные устройства, позволяющие менять угол зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала.

Источник

Игорь созерцатель
  • Активность: 66k
  • Пол: Мужчина
Игорь созерцатель

3.5. Принцип действия двухтактных дизелей

В двухтактных двигателях цикл осуществляется за один оборот коленвала, что соответствует двум тактам. Следует подчеркнуть, что двухтактные двигатели, как правило, являются не тронковыми (описано выше), а крейцкопфными (за исключением бензиновых двухтактных мотоциклетных двигателей). Принципиальная схема устройства и работы двухтактного двигателя показана на рис. 26, а его цикл – на рис. 27.

Из рис. 26 видно, что шток поршня 3 движется строго вертикально и головку поршня делают гораздо меньшей высоты.

На рисунке также показан турбокомпрессор ТК, который приводится в действие газовой турбиной ГТ, работающей на продуктах сгорания, выходящих из двигателя через выхлопные окна. По ходу сжатого в ТК воздуха расположен охладитель воздуха ОВ, который осуществляет промежуточное охлаждение воздуха перед поступлением его в цилиндры. Это позволяет увеличить весовой заряд воздуха в цилиндре, что оказывает благоприятное влияние на все тепловые и газодинамические процессы, из которых складывается рабочий цикл судового дизельного двигателя.

Рассмотрим индикаторную диаграмму двухтактного двигателя (рис. 27). Пусть поршень находится в НМТ – т. 1. В данном случае втулка двигателя имеет окна (прорези) разной высоты – окна меньшей высоты выходят в продувочный ресивер (коллектор), а окна большей высоты сообщены с выхлопным ресивером.

Таким образом, пока верхняя кромка поршня (на рисунке двигатель для удобства построения индикаторной диаграммы показан лежащим) при его движении к ВМТ не закроет все окна, процесс сжатия не начнется. В конце сжатия 3–4 в цилиндр впрыскивается топливо и происходит горение 4–5–6. В конце рабочего хода 6–7 (расширения продуктов сгорания) в т. 7 поршень откроет выхлопные окна и произойдет выхлоп, который начнется процессом 7–8 – свободным выпуском отработавших газов. После открытия продувочных окон (т. 8) будет происходить принудительная продувка цилиндра (8–1–2), которая заканчивается закрытием продувочных окон. В процессе 2–3 в данном случае будет происходить потеря части воздушного заряда цилиндра (1–2 показывает наполнение цилиндра воздухом).

Следует отметить, что параметры состояния рабочего тела в характерных точках индикаторной диаграммы мало отличаются от таковых в четырехтактных двигателях, поэтому нет смысла останавливаться на них подробно.

3.6. Индикаторные показатели работы двс

Показатели работы двигателя подразделяются на индикатор­ные (внутренние), характеризующие совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывающие только тепловые потери в самом цилиндре, и эффективные (внешние), учитывающие по­мимо тепловых и механические потери, которые имеются при передаче энергии расшире­ния газов через поршень и кривошипно-шатунный ме­ханизм на коленчатый вал двигателя

К индикаторным показа­телям двигателя относятся среднее индикаторное дав­ление рi, индикаторная мощ­ность Ni, индикаторный удельный расход топлива bi и индикаторный КПД ηi.

В результате осуществле­ния цикла тепловая энергия, выделяющаяся при сгора­нии топлива, с известной степенью совершенства (определяемой индикаторным КПД) превращается в полезную работу, развиваемую газами в цилиндре двигателя и называемую индикаторной работой цикла ℓi. При этом давление в цилиндре непрерывно меняется.

Для удобства ведения расчетов и сравнения разных двига­телей переменные по ходу поршня давления можно заменить постоянным (фиктивным) давлением, которое обеспечивает по­лучение той же работы, что и цикл с переменным давлением. Это среднее постоянное давление называется средним индика­торным давлением pi. Следовательно, под средним индикатор­ным давлением подразумевается условное постоянное давление, действующее на поршень на рабочем ходе и совершающее за один цикл работу, равную индикаторной работе замкнутого цикла.

Графически среднее индии-каторное давление представ­ляет собой высоту прямоугольника, площадь которого равна пло-щади индикаторной диаграммы, а основание – длине диа­граммы (рис. 28). Среднее индикаторное давление позволяет сравнивать любые циклы и двигатели, независимо от способа осуществления рабочих процессов. Чем больше рi, тем больше мощность двигателя при прочих равных условиях (размерах, частоте вращения и т.д.).

Рис. 28. К определению среднего индикаторного даления

Индикаторной мощностью Ni называется мощность, разви-ваемая продуктами сгорания над поршнем, т.е. такой мощностью обладал бы двигатель, не имеющий поршня, коленвала и остальных деталей группы движения.

Вспомнив, что мощность – это работа в единицу времени, а работа – это сила, умноженная на перемещение, запишем выражение для определения индикаторной мощности ДВС:

, кВт, (6)

где – диаметр цилиндра;

–ход поршня;

–частота вращения в 1/мин.;

i – количество цилиндров;

–сила продуктов сгорания;

–работа продуктов сгорания;

–мощность одного цилиндра;

–коэффициент тактности, равен 1 для двухтактных и ½ для четырехтактных ДВС;

–перевод оборотов в минуту в обороты в секунду;

1000 – перевод Вт в кВт.

Индикаторный коэффициент полезного действия η учитывает все потери теплоты, связанные с работой реального двигателя. При этом следует помнить, что потерю теплоты g2, связанную с необходимостью выполнения 2-го закона термодинамики, учитывает термический КПД ηі. Таким образом, ηi называется отношение количества теплоты, преобразованной в работу без учета механических потерь (т.е. как будто бы у двигателя, не имеющего деталей группы движения – поршней, штоков, шатунов, коленвала), ко всему количеству подведенной теплоты:

, (7)

где – индикаторный расход топлива на двигатель;

–низшая теплота сгорания топлива;

–удельный (на 1 кВт) индикаторный расход топлива ().

Очевидно, что , и являются расчетными величинами.

Изучаем двухтактный дизельный двигатель

08.03.2015

Современный автолюбитель очень любопытен к устройству автомобиля, а так же различным модернизациям двигателей автомобиля. В наше время, крупнейшие производители техники, постоянно совершенствуют элементы автомобилей, военной техники и самолетов. Новоиспеченные автолюбители и опытные механики, считают своим долгом понимать все тонкости и принципы работы авто. Дизельные движки, в наше время особенно популярными. Подавляющее количество техники, работает на ДТ. Дизель, как и любой из двигателей, имеет большое количество конфигураций. Сегодня, мы разберем наиболее технологичный и популярный из них.

Техника работы двухтактного дизельного двигателя.

В устройстве двигателя содержаться два лопаточных элемента — турбина (газовая) и нагнетатель. Второй, отвечает за повышение давления в цилиндрах. Данный процесс, обеспечивает умножение мощности двигателя, при этом расход топливной смеси — не возрастает. Турбина, в свою очередь, отвечает за перераспределение энергии тепла и температуры, в механическую. Так же, нагнетатель приводиться в действие турбиной. Цилиндры расположены вдоль (не вертикально), каждый цилиндр оснащен отверстиями для выпуска и вентиляции. Через данные отсеки, происходит выпуск отработанных (сгоревших) продуктов высокой температуры. Через коллектор, газ подходит к турбине. Камера отработки, получается при почти полном совмещении поршней. В процессе движения поршней, рабочая камера отработки открывается и закрывается.

Колен валы взаимодействуют между собой, благодаря зубчатому механизму основной передачи. Части механизма двигаются по часовой. Температура внутреннего сгорания при этом очень высока.

Полный рабочий цикл рассматриваемого двигателя — заключается в одном круге хода колен вала или возвратно-поступательного движения поршня. Цилиндр двигателя, полностью очищается и заряжается потоком нового воздуха, когда поршень — расположен максимально допустимо к нижнему пределу. При движении поршня, очистной отсек открывается и цилиндр попадает новый воздух. Воздух попавший в цилиндр, уходит в верхнюю его часть и выходит наружу. Продув устройства, помогает полностью высвободить отработанные продукты высокой температуры.

Когда поршень направляется вверх, клапан впуска запирается, продув отсеки тоже. После того как необходимые части герметизированы, происходит сжатие воздуха. Рядом с максимально допустимой верхней точкой, происходит выдача топливной смеси. Для которой необходима определенная температура внутреннего сгорания. Смесь загорается от сильного потока горячего воздуха. При движении поршня обратно, происходит сгорание и увеличение объема продукта. В конце цикла, клапаны открываются и процесс повторяется. Два колен вала, значит два устройства с автономными механизмами. Данный признак, является одним из недостатков системы с прямым потоком. При этом, система прямого потока, очищается лучше других. Если, продув происходит петлей, качество очистки цилиндра снижается. Такие цилиндры, применяются не так часто, но все же встречаются. Данный вид цилиндров, как правило, изнашивается быстрее.

Несмотря на хороший показатель полезного действия, часть продуктивности все же уходит на процесс очистки. Для подачи в цилиндр нового потока топлива, используется часть старого. Этот недостаток, снижает полезное действие, в среднем на двадцать процентов.

Функция топлива.

дизельный двигатель устройство

Двухтактный дизельный двигатель, правильно функционирует лишь на двух видах топлива (дизельное топливо и бензин). Температура внутреннего сгорания — у них практически аналогична. Другие виды горюче смазочных материалов, использовать нельзя, во избежание скорейшего выхода двигателя из строя. Если использовать бензин в качестве смеси, мощность двигателя будет чуть ниже. При повышении мощности, с использованием дизельного топлива — срок эксплуатации двигателя будет понижаться.

Основным компонентом сжатия в данном двигателе, является — не горючая смесь, а воздушный поток. Топливо подается в отсек, когда воздух сильно сжат. От этого, смесь загорается. Повышается температура внутреннего сгорания. Часть дизелей для легковых машин, создавались как прототип бензиновых двигателей (внутреннего сгорания). Часть элементов, оставались прежними и не подвергались модернизации. Но основная топливная система, ставилась специально для ДТ. Были разработаны: новая голова блока цилиндров, коленчатый вал, поршни и штоки. Большинство элементов устройства внутреннего сгорания, были усилены.

Двухтактный двигатель наиболее сложен. Начиная со своего устройства и заканчивая принципом функционирования. Два основных такта движка — сужение и расширение. В отличие от классического движка, тут нет отдельных элементов захода и выхода. В движке с двумя тактами предусмотрены данные процессы, но они выполняются при специальном надуве.

Достоинства и недостатки мотора.

К положительным описанием рассматриваемого устройства внутреннего сгорания, можно отнести следующее:

  • Двигатель обладает относительно малым весом. В среднем, вес составляет половину от классического дизель с турбиной.
  • Мотор, имеет не сложную конструкцию. Количество запасных частей и дополнительных деталей стало гораздо меньше.
  • Принцип действия устройства не сложен на практике. Мотор, прост и пригоден для обслуживания, реконструкции. Температура и функции — двигателя внутреннего сгорания.
  • Устройство имеет небольшие размеры и не требует много места.
  • Топливо используется экономно и с большой долей продуктивности. Экономия расхода, повышена на половину, от классического двигателя.

Несмотря на все свои явные преимущества, минусов у мотора достаточно:

  • Большая стоимость. Данный вид двигателей, выпускает не так много компаний. Приобрести устройство для использования, довольно дорого.
  • Практически полное отсутствие обслуживающих мастерских. Ремонтировать мотор, весьма проблематично.
  • Малое наличие необходимых деталей. При выходе из строя отдельно элемента, будет сложно найти замену.
двухтактный двигатель

На сегодняшний день, аналоги мотора используются активно. Их ставят на грузовики, строительную технику и легковые авто. Двухтактный дизель, один из модернизированных двигателей внутреннего сгорания. Расположение цилиндров, соответственно рядами. Камера очистки образуется в результате сближения поршней. Все колен валы сопряжены друг с другом. Окно выпуска, открывается раньше окна впуска (в среднем на двадцать градусов).

В мотоциклах, отсутствуют клапаны в голове цилиндра, существуют специальные отверстия в стенках для входа и выхода. Клапаны впуска и выпуска, взаимодействуют с карбюратором, через специально отведенные каналы. Во время движения поршня вверх, открывается окно карбюратора и смесь поступает в картер движка.Когда поршень направляется вниз, клапан закрывается и начинается сжатие смеси. Шток, открывает клапан и рабочая смесь выпускает отработанные газы из цилиндра. Выход газов происходит через открытый клапан. Поршень возвращается и сопутствующие процессы повторяются. Состав загорается (предельная температура внутреннего сгорания) от свечи и поршень продолжает ход работы. Данный процесс имеет значимые недостатки. Приходиться добавлять моторное масло, прямо в топливо. Это производиться для, смазки рабочих элементов. При создании данной консистенции, масло уходит достаточно быстро. Расход масла на данном типе движке, очень большой. Двигатель не экономичен и использования данной технологии смазки, способно быстро вывести его из строя. Количество выхлопов, при работе данного устройства, так же является наибольшим. Часть смеси, вырывается наружу вместе с выхлопами, что неблагоприятно для окружающей среды. По этому, экологичность мотора очень сомнительна.

двухтактный дизельный двигатель

Сложно создать двигатель подобный рассмотренному. Необходима подача чистого потока воздуха в цилиндр, который не должен попасть в картер. При попадании, он будет удалять смазку с рабочих элементов. Поэтому, часть моторов для военной техники и кораблей, устройством напоминают четырех тактные. Там, так же имеются клапана в голове блока гидроцилиндров и масло попадает в картер. Отличие, окна в цилиндрах. Через промежутки выдается поток воздуха и происходит выпуск отработанного газа. При спуске, шток открывает отверстия впуска и туда подается воздух. Когда он движется наверх, отработанный газ выходит из цилиндров. Горючая смесь попадает в цилиндр, и под воздействием горячего воздуха — загорается.Таким образом на него действует высокая температура внутреннего сгорания. Так происходит полный цикл работы движка. По завершению, операция повторяется снова.

В общих чертах, дизель хорош:

Использованием недорогого и емкого топлива.

  • Высоким крутящим моментом и хорошей производительностью.
  • Отсутствием системы зажигания.
  • Недостатки всех дизелей;
  • Необходимость усиления и утяжеления всех деталей мотора.
  • Наличием сложной системы подачи смеси.

Все двухтактные движки обладают плавным ходом и хорошей мощностью. Но их минусом является, обязательное наличие компрессорного элемента. Несмотря на стоимость данного оборудования и остальных недостатков, такой тип мотора — остается уникальным. Достойные плюсы, позволяют использовать его в различных сферах. ДТ, так же широко применимо и активно используется во всем мире. Смесь, является одним из наиболее доступных видов и уже успела заслужить свою популярность. Двигатели постоянно совершенствуются и на сегодня, существует достаточно большое количество модернизаций.

В авиации.

авиационный двухтактный дизельный двигатель

Авиационные дизельные двигатели — имеют цикл в два такта. Данный цикл — оптимальное решение для не тяжелой авиации. По мощности, данный тип двигателей, сильно превосходит аналоги. Надув, хорошая черта для высотных моторов. Отсутствие системы зажигания, так же дополняет список преимуществ. Двигатель останавливается, по завершению подачи рабочей смеси. Движок, устойчив к температурному перепаду и не боится экстремальных погодных условий. Холод, даже идет ему на пользу. При этом, мотор работает на дешевом и доступном топливе. Сложность использования движка, заключается в компрессоре. Насос, является одним из наиболее сложных элементов устройства. В реактивное топливо приходится добавлять сложный и дорогостоящий состав для смазки элементов.

Расширяйте свой кругозор в сфере автомобильной тематики и сопутствующей техники. Наш портал, рад предоставить вам соответствующую информацию!Удачи в изучении интересного и полезного материала!

Похожие статьи

Изучаем двухтактный дизельный двигатель Ссылка на основную публикацию

Двухтактный дизельный двигатель преимущества и недостатки Принцип

Двухтактный дизельный двигатель преимущества и недостатки

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя

• • Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, в дизеле возможно использование двухтактного цикла. При рабочем ходе поршень идёт вниз, открывая выпускные окна в стенке цилиндра, через них выходят выхлопные газы, одновременно или несколько позднее открываются и впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка, совмещающая такты впуска и выпуска. Когда поршень поднимается, все окна закрываются. С момента закрытия впускных окон начинается сжатие. Перед достижением поршнем ВМТ, из форсунки распыляется воспламеняющееся топливо. Происходит расширение — поршень идёт вниз и снова открывает все окна. Продувка является врожденным слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнении с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счет его укорочения. В четырёхтактном цикле на те же процессы отводится половина цикла. Полностью разделить выхлоп и свежий воздушный заряд тоже невозможно, поэтому часть воздуха теряется, выходя прямо в выхлопную трубу. Если же смену тактов обеспечивает один и тот же поршень, возникает проблема, связанная с симметрией открывания и закрывания окон. Для лучшего газообмена выгоднее иметь опережение открытия и закрытия выхлопных окон. Тогда выхлоп, начинаясь ранее, обеспечит снижение давления остаточных газов в цилиндре к началу продувки. При закрытых ранее выхлопных окнах и открытых — еще — впускных осуществляется дозарядка цилиндра воздухом, и, если воздуходувка обеспечивает избыточное давление, становится возможным осуществление наддува.

• • Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой или оконной. Если отработавшие газы выпускаются через клапан в головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха, продувка называется клапанно-щелевой (11 Д 45, 14 Д 40, ЯАЗ-204, -206). Существуют двигатели, где в каждом цилиндре находятся два встречно двигающихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Корейво: дизели этой системы семейства Д 100 использовались на тепловозах ТЭ 3, ТЭ 10, танковых двигателях 4 ТПД, 5 ТД(Ф) (Т-64), 6 ТД (Т 80 УД), 6 ТД-2 (Т-84), в авиации — на бомбардировщиках Junkers (Jumo 204, Jumo 205). В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки двухтактный дизель мощнее такого же по объёму четырёхтактного максимум в 1, 6— 1, 7 раз. В настоящее время тихоходные двухтактные дизели весьма широко применяются на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. Ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается выгодным при невозможности повысить частоту вращения, кроме того, двухтактный дизель технически проще реверсировать; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100 000 л. с. В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные дизели строят только с неразделёнными камерами сгорания.

• • Варианты конструкции Для средних и тяжелых двухтактных дизельных двигателей характерно применение составных поршней, в которых используется стальная головка и дюралевая юбка. Основной целью данного усложнения конструкции является снижение общей массы поршня при сохранении максимально возможной жаростойкости донышка. Очень часто используются конструкции с масляным жидкостным охлаждением. В отдельную группу выделяются тяжелые двигатели, содержащие в конструкции крейцкопф. В крейцкопфных двигателях шатун присоединяется к крейцкопфу — ползуну, соединенному с поршнем штоком (скалкой). Крейцкопф работает по своей направляющей — крейцу, без воздействия повышенных температур, полностью ликвидируя воздействие боковых сил на поршень. Данная конструкция характерна для крупных длинноходных судовых двигателей, часто — двойного действия, ход поршня в них может достигать 3 метров; тронковые поршни таких размеров были бы перетяжеленными, тронки с такой площадью трения существенно снизили бы механический КПД дизеля. Крейцкопфный (слева) и тронковый (справа) двигатели. Номером 10 обозначен крейцкопф.

Реверсивные двигатели • • • Большинство ДВС рассчитаны на вращение только в одну сторону; если требуется получить на выходе вращение в разные стороны, то используют передачу заднего хода в коробке перемены передач или отдельный реверсредуктор. Электрическая передача также позволяет менять направление вращения на выходе. Однако на судах с жёстким соединением двигателя с гребным винтом фиксированного шага приходится применять реверсивные двигатели, чтобы иметь возможность двигаться задним ходом. Для этого нужно изменять фазы открытия клапанов и впрыска топлива. Обычно распределительные валы снабжаются двойным количеством кулачков; при остановленном двигателе специальное устройство приподнимает толкатели клапанов, что даёт возможность передвинуть распредвалы в новое положение. Встречаются также конструкции с реверсивным приводом распределительного вала — здесь при изменении направления вращения коленчатого вала сохраняется направление вращения распределительного вала. Двухтактные двигатели с контурной продувкой, когда газораспределение осуществляется поршнем, не нуждаются в специальных реверсивных устройствах (однако в них всё же требуется корректировка момента впрыска топлива). Реверсивные двигатели также применялись на ранних тепловозах с жёстким соединением вала двигателя с колёсами.

• • Преимущества и недостатки Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40 -45 %, некоторые малооборотные крупные дизели — свыше 50 % (например, MAN S 80 ME-C 7 тратит только 155 гр на к. Вт*ч, достигая эффективности 54, 4 %). [7] Дизельный двигатель из-за особенностей рабочего процесса не предъявляет жестких требований к испаряемости топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла. А чем тяжелее топливо и чем выше содержание атомов углерода в его молекулах, тем выше его теплотворная способность (калорийность), тем выше эффективность двигателя. Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — топливо не успевает догореть в цилиндрах, для возгорания требуется время инициации. Высокая механическая напряженость дизеля вынуждает использовать более массивные и более дорогие детали, что утяжеляет двигатель. Это снижает удельную мощность двигателя, что послужило причиной малого распространения дизелей в авиации (только некоторые бомбардировщики Junkers, а также советский тяжёлый бомбардировщик Пе-8 и Ер-2, оснащавшиеся авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальных эксплуатационных режимах топливо в дизеле не догорает, приводя к выбросу облаков сажи.

• • Сгорание впрыскиваемого в цилиндр дизеля топлива происходит по мере впрыска. Потому дизель выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине и ввиду более высокой экономичности в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями. [8] Например, в России в 2007 году почти все грузовики и автобусы были оснащены дизельными двигателями (окончательный переход этого сегмента автотранспорта с бензиновых двигателей на дизели планировалось завершить к 2009 году)[9]. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя, а более высокий теоретический КПД (см. Цикл Карно) даёт более высокую топливную эффективность. По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах — это углеводороды (НС или СН) , оксиды (окислы) азота (NOх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в России дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

• Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется система зажигания. Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого применения дизелей на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за утечек топлива. Меньшая пожароопасность дизельного двигателя в боевых условиях является мифом, поскольку при пробитии брони снаряд или его осколки имеют температуру, сильно превышающую температуру вспышки паров дизельного топлива и так же способны достаточно легко поджечь вытекшее горючее. Детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта, [10] в частности, у танков Т-34 она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса. [10] С другой стороны, дизельный двигатель уступает карбюраторному в плане удельной мощности, а потому в ряде случаев (высокая мощность при малом объёме моторного отделения) более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата (хотя это характерно для слишком уж лёгких боевых единиц).

Цех судовых дизелей завода «Даймлер. Бенц» в Штутгарте

• Явными недостатками дизельных двигателей являются необходимость использования стартёра большой мощности, помутнение и застывание (запарафинивание) летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность и более высокая цена в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются прецизиоными устройствами. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизельмоторы обладают более ровным и высоким крутящим моментом в своём рабочем объёме. Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени двигателям бензиновым. На классических дизелях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов, работающих при температуре отработавших газов свыше 300 °C, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO 2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой системы Common rail. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электронноуправляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что, по сложности современный — и экологически такой же чистый, как и бензиновый — дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров (сложности) и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар (приблизительно эквивалентно «атмосфер» ), то в новейших системах «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы.

• • Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра» (DPF - фильтр твёрдых частиц). «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остается в «сажевом фильтре» , поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим «очистки сажевого фильтра» путём так называемой «постинжекции» , то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи. Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизель-моторов стало наличие турбонагнетателя, а в последние годы — и «интеркулера» — устройства, охлаждающего воздух после сжатия турбонагнетателем — чтобы после охлаждения получить большую массу воздуха (кислорода) в камере сгорания при прежней пропускной способности коллекторов, а нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизель-моторов, так как позволяет пропустить за рабочий цикл большее количество воздуха через цилиндры. В своей основе конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако, аналогичные детали у дизеля тяжелее и более устойчивы к высоким давлениям сжатия, имеющим место у дизеля, в частности, хон на поверхности зеркала цилиндра более грубый, но твёрдость стенок блока цилиндров выше. Головки поршней, однако, специально разработаны под особенности сгорания в дизельных двигателях и почти всегда рассчитаны на повышенную степень сжатия. Кроме того, головки поршней в дизельном двигателе находятся выше (для автомобильного дизеля) верхней плоскости блока цилиндров. В некоторых случаях головки поршней содержат в себе камеру сгорания ( «прямой впрыск» ). Также на некоторых японских автомобильных дизелях используется специальная система, которая позволяет сохранить скорость, но потребление топлива уменьшить.

• Сферы применения Дизельные двигатели применяются для привода стационарных силовых установок, на рельсовых (тепловозы, дизелевозы, дизель-поезда, автодрезины) и безрельсовых (автомобили, автобусы, грузовики) транспортных средствах, самоходных машинах и механизмах (тракторы, асфальтовые катки, скреперы и т. д. ), а также в судостроении в качестве главных и вспомогательных двигателей.


Смотрите также