Дизельный двигатель (также известный как воспламенением от сжатия двигателя) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который использует тепло сжатия инициировать зажигание и сжигания

Дизельный двигатель (также известный как воспламенением от сжатия двигателя) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который использует тепло сжатия инициировать зажигание и сжигания топлива, который был введен в камеру сгорания. Это контрастирует с искровым зажиганием, таких какбензиновый двигатель (бензиновый двигатель) или газовый двигатель (с использованием газообразного топлива по сравнению с бензином), которые используют свечи зажигания для воспламенениявоздушно-топливной смеси. Двигатель был разработан немецким изобретателем Рудольфом Дизелем в 1893 году.

Дизельный двигатель имеет самый высокий тепловой КПД любого стандартного внутреннего или внешнего сгорания из-за его очень высокой степени сжатия. Дизельные двигатели с низким уровнем скорости (при использовании в судах и других приложениях, где общий вес двигателя относительно неважна) может иметь тепловую эффективность, которая превышает 50%. [1] [2]

Дизельные двигатели производятся в двухтактных и четырехтактных версий. Они были первоначально использовался как более эффективной замены для стационарных паровых двигателей. С 1910-х годов они были использованы в подводных лодок и судов. Использование в локомотивов, грузовых автомобилей, тяжелой техники и электрических генерирующих станций затем позднее. В 1930-х годах, они медленно стали использоваться в нескольких автомобилях. Начиная с 1970 года, использование дизельных двигателей в больших на дороге и внедорожников в США увеличилось. По данным британского Общества Motor Manufacturing и трейдеров, в среднем по ЕС для дизельных автомобилей приходится 50% от общего числа проданных, в том числе 70 % во Франции и 38% в Великобритании. [3]

Самый большой в мире дизельный двигатель в настоящее время является Вяртсиля - Зульцер RTA96 -С Common Rail судовой дизель около 84420 кВт (113 210 л.с.) @ 102 оборотов в минуту [4] выходной. [5]

Как дизельные двигатели работы
р -V Схема цикла Идеально Diesel. Цикл следует номера 1-4 по часовой стрелке. В дизельном циклесгорания происходит при практически постоянном давлении и выпускной происходит при постоянном объеме. На этой диаграмме работа, которая создается для каждого цикла соответствует площади внутри цикла.
Модель Дизельный двигатель, левая сторона
Модель Дизельный двигатель, правая сторона
См. также: Дизель цикла

Дизельный двигатель внутреннего сгорания отличается от бензина с циклом Отто, используя сильно сжатый горячий воздух для воспламенения топлива, а не использовать свечу (с воспламенением от сжатия, а не с искровым зажиганием).

В истинном дизельный двигатель, только воздух вначале вводят в камеру сгорания. Воздух затем сжимают со степенью сжатия обычно между 15:01 и 22:01 в результате 40 бар (4,0 МПа; 580 фунтов на квадратный дюйм) давления по сравнению с 8 до 14 бар (от 0,80 до 1,4 МПа, от 120 до 200 фунтов на квадратный дюйм) в бензиновым двигателем. Это высокое сжатие нагревает воздух до 550 ° C (1022 ° F). Примерно в верхней части такта сжатия, топливо впрыскивается непосредственно в сжатого воздуха в камере сгорания. Это может быть в(как правило, тороидальную) пустоты в верхней части поршня илипредкамеры в зависимости от конструкции двигателя. Топливный инжектор гарантирует, что топливо разбита на маленькие капельки, и что топливо распределяется равномерно. Теплотасжатого воздуха топливо испаряется с поверхности капелек. Пар затем воспламеняется за счет тепла от сжатого воздуха в камере сгорания, капли продолжают испарения с их поверхности и сжигать, становится все меньше, пока все топливо в каплях не было сожжено. Началом испарение приводит к задержке период, в течение зажигания и характеристика дизельных стук какпара достигает температуры воспламенения и приводит к резкому повышению давления над поршнем. Быстрое расширение продуктов сгорания затем перемещает поршень вниз, подачи питания на коленчатый вал. [24]

Так же как и высокий уровень сжатия позволяет сгорание происходит без отдельной системой зажигания, высокой степенью сжатия значительно повышает эффективность двигателя. Повышение степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания, где топливо и воздух смешиваются перед вход в цилиндре ограничивается необходимостью предотвратить повреждающее раннее зажигание. Так как только воздух сжимается в дизеле, и топливо не подается в цилиндр, пока незадолго до верхней мертвой точки (ВМТ), преждевременная детонация не является проблемой, и сжатия, значительно выше.
Системы впрыска Рано топливо

Оригинальный двигатель Дизеля вводили топлива с помощью сжатого воздуха, который распыленного топлива и принудительного его в двигатель через сопло (аналогичный принцип аэрозольного спрея). Отверстие сопла была закрыта на игольчатый клапан поднятой распределительного вала для инициирования впрыска топлива перед верхней мертвой точкой (ВМТ). Это называетсявоздушного взрыва инъекции. Вождение трехступенчатый компрессор используется какая-то сила, но эффективность и чистая мощность была больше, чем любой другой двигатель внутреннего сгорания в то время.

Дизельные двигатели в эксплуатации сегодня поднять топливо в экстремальных давлениях с помощью механических насосов и доставить его в камеру сгорания инжекторами давления активированного без сжатого воздуха. С прямым впрыском дизелей, форсунок распыления топлива через 4 до 12 небольших отверстий в сопле. Ранние дизели нагнетание воздуха всегда был номер повышенной сгорание без резкого увеличения давления во время горения. Исследования в настоящее время осуществляется и патенты вывозят снова использовать некоторую форму подачи воздуха для снижения выбросов оксидов азота и загрязнения, возвращаясь к исходной реализации Дизеля с превосходной горения и, возможно, более тихой работы. Во всех основных аспектах, современный дизельный двигатель справедливо оригинальной конструкции Рудольфа Дизеля, что воспламенение топлива на сжатие при чрезвычайно высоком давлении в цилиндре. С гораздо более высоких давлениях и высоких инжекторов технологии, дизельные двигатели современные использовать так называемую систему твердых впрыска применяется Гербертом Акройд Стюарт за его горячем двигателе лампы. Косвенный впрыском можно считать последнее развитие этих низкоскоростных двигателей горячей луковицы зажигания.
Подача топлива

Одним из важных компонентов всех дизельных двигателей является механическим или электронным регулятором который регулирует обороты холостого хода и максимальная скорость работы двигателя путем управления скоростью подачи топлива. В отличие от циклом Отто двигателей поступающий воздух не задушил идизельных двигателей без губернатора не может иметь стабильный холостой ход и может легко превышения скорости, что приводит к его разрушению. Механически регулируется системы впрыска топлива приводятся в движение зубчатой ​​передачей двигателя. [25] Эти системы используют сочетание пружин и веса для управления подачей топлива по отношению к обеим нагрузки и скорости. [25] Современные электронным управлением дизельных двигателей управления подачей топлива с использованием электронный блок управления (ECM) или электронный блок управления (ECU). ECM / ECU получает сигнал частоты вращения двигателя, а также другие рабочие параметры, такие как давление во впускном и температуры топлива, от датчика и регулирует количество топлива и начала впрыска через приводов, чтобы максимизировать мощность и эффективность и свести к минимуму выбросов. Управление сроках начала впрыска топлива в цилиндр является ключом к минимизации выбросов, и максимизации экономии топлива (КПД), части двигателя. Выбор времени измеряется в градусах угла поворота коленчатого вала поршня до верхней мертвой точки. Например, еслиECM / ECU инициирует впрыска топлива, когда поршень 10 ° перед ВМТ в начале инъекции, или время, как говорят, 10 ° до ВМТ. Оптимальные сроки будут зависеть от конструкции двигателя, а также его скорости и нагрузки.

Продвижение начала инъекции (инъекционных перед поршень достигает своей SOI -TDC) приводит к увеличению в цилиндр, давление и температуру, и более высокую эффективность, но и приводит к увеличению шума двигателя за счет более быстрого роста давления в цилиндре и увеличению оксидов азота (NOx) формирование за счет более высокой температуры горения. Задержка начала инъекции вызывает неполное сгорание, снижение эффективности использования топлива и увеличение выхлопной дым, содержащий значительное количество твердых частиц и несгоревших углеводородов.
Основные преимущества

Дизельные двигатели имеют ряд преимуществ перед другими двигателями внутреннего сгорания:

Они сжигают меньше топлива, чем бензиновый двигатель, выполняющего ту же работу, в связи с двигателя более высокой температуре горения и большей степени расширения. [1] Бензиновые двигатели, как правило, 30 % эффективнее в то время как дизельные двигатели могут конвертировать более 45 % энергии топлива в механическую энергии [ 26] (см. Карно цикл для дальнейшего объяснения).
У них нет высокого напряжения системы электрического зажигания, в результате чего высокой надежностью и простотой адаптации к влажной среде. Отсутствие катушек, провода свечей зажигания, и т.д., также устраняет источник выбросов радиочастотных которые могут мешать навигации и коммуникационного оборудования, что особенно важно в морских и авиационных приложений.
Жизнь дизельным двигателем, как правило, примерно в два раза до тех пор, как у бензинового двигателя [27] [ лучшим источником необходимости ] в связи с увеличением прочности деталей используется. Дизельное топливо имеет лучшие смазочные свойства, чем бензин, а также.

Питание от шины биодизель

Дизельное топливо перегоняют непосредственно из нефти. Перегонка дает некоторое количество бензина, но выход будет неадекватной без каталитического риформинга, который является более дорогостоящим процессом.
Дизельное топливо считается более безопасным, чем бензин во многих приложениях. Хотя дизельное топливо будет гореть в воздухе с использованием фитиль, он не будет взорваться и не выпускает большое количество горючих паров. Низкое давление паров дизельного топлива особенно выгодно на морских судах, где накопление взрывоопасных смесей топливно-воздушных является частным опасности. По той же причине, дизельные двигатели имеют иммунитет в пар замок.
Для любого данного частичной нагрузке эффективность использования топлива (масса сожгли за энергию, производимую) дизеля остается почти постоянной, а не на бензин и газотурбинных двигателей, которые используют пропорционально больше топлива с частичным выходной мощности. [28] [ 29] [30 ] [ 31]
Они выделяют меньше тепла отходов в режиме охлаждения и вытяжки. [1]
Дизельные двигатели могут принять супер- или турбо - зарядки давление без естественного предела, ограниченного только силой компонентов двигателей. Это в отличие от бензиновых двигателей, которые неизбежно страдают детонацию при более высоком давлении.
Содержание окиси углерода в выхлопе минимальна, поэтому дизельные двигатели используются в подземных шахтах. [32]
Биодизельлегко синтезировать, не нефтяной основе топлива (через переэтерификации), который может работать непосредственно во многих дизельных двигателей, в то время как бензиновые двигатели или должны адаптации для запуска синтетического топлива или же использовать их в качестве добавки к бензину (например, этанол добавляется в газохол).

Механические и электронные системы впрыска

Многие конфигурации впрыска топлива были использованы в течение 20-го века.

В большинстве современных дизельных двигателях используют механические одним поршнем топлива под высоким давлением насос с приводом от коленчатого вала двигателя. Для каждого цилиндра двигателя, соответствующая поршень в топливном насосе мер из правильного количества топлива и определяет время каждой инъекции. Эти системы используют форсунки, которые очень точные подпружиненные клапаны, которые открываются и закрываются при определенном давлении топлива. Отдельные топливопроводы высокого давления подключить топливный насос с каждого цилиндра. Объем топлива для каждого отдельного сгорания управляется с помощью наклонного паза в плунжере которого вращается всего на несколько градусов сброса давления и управляется с помощьюмеханического регулятора, состоящий из веса вращающихся с частотой вращения двигателя ограничена пружины ирычага. Форсунки удерживается в открытом положении давлением топлива. На высокоскоростных системах плунжер насосы вместе в один блок. [33] Длина топливопроводов от насоса к каждой форсунке, как правило, одинакова для каждого цилиндра, чтобы получить ту же задержку давления.

Дешевле конфигурации на скоростных двигателей с менее шести цилиндров является использование насос раздатчика аксиально- поршневой, состоящий из одного вращающегося насоса поршень подачи топлива к клапану и линии для каждого цилиндра (функционально аналогичен точек и крышки распределителя на Отто двигателя). [25]

Многие современные системы имеют единый топливный насос, который подает топливо постоянно под высоким давлением с общей топливной рампой (одиночная линия топлива общий) для каждой форсунки. Каждый инжектор имеет электромагнитным управлением электронным блоком управления, в результате чего более точного контроля инжектор время открытия, которые зависят от других условий контроля, такие, как оборотов двигателя и нагрузки, а обеспечивая лучшую производительность двигателя и экономию топлива. [Править]

Оба механические и электронные системы впрыска может быть использован в любом прямых или косвенных конфигураций инъекций. [Править]

Двухтактных дизельных двигателей с механическими ТНВД можно случайно запустить в обратном направлении, хотя и в очень неэффективным образом, может привести к повреждению двигателя. [Править] Большой судовых дизелей двухтактных предназначены для работы в любом направлении, устраняя необходимость коробка передач. [править]
Косвенные инъекций
Стрелка указывает открытие от предкамера
Основная статья: Непрямой впрыск

Косвенным дизельным двигателем инъекции подает топливо в камеру с камерой сгорания, называемыекамеры предварительного прессования или переднюю камеру, где начинается горение, а затем распространяется в основной камере сгорания, при содействии турбулентности, создаваемой в камере. Эта система обеспечивает более гладкое, более тихий работающем двигателе, и из-за сгорания помогают турбулентность, инжектор давление может быть ниже, около 100 бар (10 МПа; 1500 фунтов на квадратный дюйм), используяодно отверстие конической струи форсунки. Механические системы впрыска позволило высокоскоростного работает подходит для дорожных транспортных средств (как правило, со скоростью до около 4000 оборотов в минуту.Предкамера был недостаток увеличения потерь тепла в системе охлаждения двигателя, и ограничение ожог сгорания, что приводит к понижению эффективности путем 5-10%. [34] Косвенные инъекций двигатели дешевле построить и легче производить плавным хода автомобили с простой механической системы. в дорожных текущих транспортных средств большинство предпочитает большую эффективность и лучше контролируемые уровни выбросов прямой впрыска. Косвенные дизели инъекций все еще можно найти в многочисленных дизельных двигателей ATV. [править]
непосредственный впрыск

Непосредственным впрыском дизельные двигатели имеют форсунок, установленных в верхней части камеры сгорания. Инжекторы активировать с помощью одного из двух способов - гидравлическим давлением от топливного насоса, или электронный сигнал отконтроллера двигателя.

Гидравлические форсунки активируется давления может произвести резкую шум двигателя. Расход топлива составляет около 15-20% ниже, чем косвенные дизелей инъекций. Дополнительный шум, как правило, не является проблемой для промышленного использования двигателя, но для автомобильного использования, покупатели должны решить, стоит ли увеличение эффективности использования топлива будет компенсировать дополнительного шума.

Электронное управление впрыском топлива превратил двигатель с непосредственным впрыском, позволяя гораздо больший контроль надсгорания. [35]
Единица непосредственным впрыском
Основная статья: Блок Инжектор

Единица непосредственным впрыском также впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр двигателя. В этой системе инжектора и насоса объединены в один блок расположен над каждого цилиндра контролируется вала. Каждый цилиндр имеет свой собственный блок устраняя топливопроводы высокого давления, достижения более последовательный впрыск. Этот тип системы впрыска, а также разработанные Bosch, используется Volkswagen AG в автомобилях (где он называетсяПумпе - Düse -System- буквально насос - форсунка системы) и Mercedes-Benz (" PLD ") и большинство крупных дизельных двигателей производителей в больших коммерческих двигателей (CAT, Cummins, Detroit Diesel, Electro - Motive Diesel, Volvo). С учетом последних достижений, давление насоса был увеличен до 2400 бар (240 МПа; 35000 фунтов на квадратный дюйм)., [36], позволяющих параметры впрыска похож на общих железнодорожных систем [37]

Дата добавления: 2015-08-27