Принцип работы дизельного двс: Устройство дизельных двигателей | Yanmar Russia

Дизельные двигатели: устройство и принцип работы

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

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

О типах дизелей

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

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

Дизели с раздельной камерой сгорания имеют меньшую шумность, поскольку вихревая камера гасит скорость роста давления в начале самовоспламенения.

В дизелях без такого элемента самовоспламенение протекает прямо в объеме надпоршневого пространства. Поэтому они отличаются шумностью.

О работе дизельных моторов

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

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

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

Конструктивные отличия

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

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

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

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

Топливоподача в дизельном агрегате

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

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

ТНВД

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Топливоподача в насосах-форсунках и Common Rail

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дизельному агрегату – мотору с самовоспламенением горючего при сжатии – такая ступенчатая подача топлива очень полезна, поскольку способствует плавному увеличению давления в цилиндрах.

В результате наблюдается мягкое, тихое и экологичное функционирование.

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

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

Дизельные двигатели: ремонт

Эти моторы чаще всего ломаются из-за следующих причин:

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

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

 

Принцип работы дизельного двигателя.

Принцип работы дизельного двигателя совсем иной, чем у мотора, работающего на бензине. Этим и объясняется принцип его питания. В двух словах – работа дизельного мотора строится на воспламенении топливной смеси от сильного сжатия, поскольку высокая температура вызывает ее возгорание.

Ремонт дизельных двигателей – дело не такое сложное, если знать, как он устроен, и на чем построена работа дизельного двигателя.

Порядок работы системы дизельного двигателя

Сначала цилиндры дизельного двигателя наполняются воздухом. Поршни в них движутся вверх, создавая очень высокое давление, от сжатия воздух раскалится до того, что дизельное топливо, будучи смешанным с ним, воспламенится.

Температура достигает максимального значения, когда поршень заканчивает движение вверх, затем дизтопливо впрыскивается посредством форсунки, она подает его не струйкой, а распыляет. Далее, из-за высокой степени нагрева сдавленного воздуха, воздушно-горючая смесь взрывается.

Давление из-за взрыва достигает критической отметки и заставляет поршень опускаться вниз. На языке физики – совершается работа.

Система дизельного двигателя устроена так, что подает горючее в мотор, обеспечивая одновременно и несколько других функций.

Части системы дизельного двигателя, механизм его действия

Дизель состоит из:

• бака для горючего,
• насоса, подкачивающего дизтопливо,
• фильтров,
• топливного насоса, который подает горючее под высоким давлением,
• свечи накаливания
• основной части двигателя, которой является форсунка.

Подкачивающий насос отвечает за забор дизельного топлива из бака и отправляет его в топливный насос, а сам этот насос для подачи горючего под давлением – состоит из нескольких секций (их столько же, сколько двигатель ДВС имеет цилиндров – одна секция отвечает за обслуживание одного цилиндра).

Устройство насоса для подачи горючего под воздействием давления таково: внутри него по низу во всю длину располагается вал с кулачками, который совершает вращения от распредвала мотора. Кулачки воздействуют на толкатели, заставляющие функционировать плунжер (поршень). Поднимаясь, плунжер способствует давлению горючего в цилиндре. Таким образом и происходит выталкивание горючего посредством ТНВД в ту главную рабочую часть двигателя, которой и является форсунка.

Поступающему в магистраль дизельному топливу необходимо давление, чтобы продвинуться к форсунке для распыления через нее. Для этого и нужен поршень – он захватывает горючее внизу и продвигает к секционной верхушке. Поступающее под напором – горючее уже может качественно распыляться в камере сгорания. В этом насосе сила давления достигает 2000 атмосфер.

Одна из функций плунжера – контролировать объем подачи дизтоплива на форсунку своей двигающейся частью, открывающей и закрывающей канальца внутри него, эта часть соединяется с педалью, отвечающей за подачу газа в салоне машины. То, насколько открыты каналы подачи горючего и его объем – обусловлено углом, под которым повернут поршень. Его поворот осуществляет рейка, соединяющаяся с педалью газа.

Вверху насоса, подающего под давлением горючее, расположен клапан, он устроен так, чтобы открываться под давлением и захлопываться, если оно мало. Таким образом, когда поршень внизу, клапан – в захлопнутом положении, и горючее из шланга, к которому подсоединена форсунка, поступать в насос не может. Давление, образующееся в секции, достаточно для впрыскивания горючего в цилиндр, тогда топливо и доставляется по шлангу в форсунку, а она – производит распыление его в цилиндре.

Форсунка — назначение и виды

Очень часто ремонт дизельных двигателей связан с диагностикой работы форсунок и их починкой или заменой.

Они бывают двух видов:

• управляемые механически
• электромагнитные

В управляемых механически – отверстие, которое распыляет горючее, открывается в зависимости от силы давления в шланге. Ее отверстие закрывает игла, соединенная с поршеньком на верхушке форсунки. Пока не возникло давления, игла не позволяет горючему выйти через распылитель. Когда горючее поступает под напором, плунжер поднимается и оттягивает иголку. Отверстия распылителя раскрываются, и горючее выбрызгивается в цилиндр.

В нем установлены свечи накаливания, воспламеняющие горючее с воздухом. Они раскаляют воздух в специализированном отсеке, прежде, чем он окажется в цилиндре. По сути, свечи только облегчают запуск мотора ДВС, поскольку перед попаданием в цилиндр воздух уже достаточной температуры. Именно поэтому, когда на улице тепло, или если мотор еще не остыл после выключения зажигания, его запуск происходит и без участия свечей, а когда холодно – это невозможно.

Оснащенный электромагнитными форсунками дизель – более современный вариант. В таком случае – в насосе, подающем горючее, отсутствуют для каждого цилиндра своя секция, а шланг – один на все форсунки, и обеспечивает нужное давление и впрыск горючего сразу во все форсунки цилиндров ДВС.

При данной системе ДВС – на форсунки воздействуют электрические импульсы, поступающие от блока управления автомобилем: их клапаны, открывающие и закрывающие выходы для впрыска горючего – электромагнитные. Сам блок управления мотором считывает информацию со специальных датчиков, а затем дает команду электромагнитному управлению форсунками.

Такая система подачи топлива в дизельный двигатель еще и намного экономичней.

Форсунки начали использовать в производстве моторов еще в тридцатых годах XX столетия, их устанавливали сначала на авиамоторы, затем стали применять в двигателях гоночных машин. А массовое применение в автомобилестроении они получили лишь в семидесятые-восьмидесятые годы прошлого века. Тому послужили топливный кризис и осознание необходимости сбережения природы: чтобы сделать авто более мощными – специально переобогащали воздушно-горючую смесь, но это приводило к увеличению расхода топлива и переизбытку продуктов сгорания в газовых выхлопах автомобилей. И в 1967-м проблема была решена – тогда и была изобретена электромагнитная форсунка, в которой впрыск осуществляется электронной командой. Вне всяких сомнений, электроника всегда лучше механики, поскольку имеет перед ней массу очевидных преимуществ.

Принцип работы дизельного генератора

Электричество уже давно стало незаменимым ресурсом, без которого невозможно представить ни один из аспектов современной жизни. Главным поставщиком электричества как в городах, так и в менее крупных населённых пунктах являются электростанции различного типа, но не во всех ситуациях можно подключиться к электростанции, которая, к тому же нередко даёт сбои. В таких случаях широко используются автономные источники электричества – дизельные и бензиновые генераторы.

История дизельного генератора берёт начало в конце 19 века, когда Рудольф Дизель, немецкий инженер, в чью честь были названы и двигатель, и топливо, разработал и собрал первый дизельный двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на использовании энергии воспламенённого топлива. Он обнаружил, что дизельное топливо, сгорая, сильно увеличивается в объёме, и решил, что высвобождающуюся энергию можно превратить в механическую работу, например, вращение оси. На этом принципе сегодня работают дизельные двигатели автомобилей.

Позднее при совмещении принципов работы двигателя внутреннего сгорания с открытиями в области электромагнетизма был разработан проект генератора, способного использовать энергию дизельного топлива для добычи электричества. Уже в начале 20 века началось массовое производство дизельных генераторов, применявшихся в качестве основного и альтернативного источника электроэнергии.

Устройство дизельного генератора достаточно просто: в металлическом корпусе, иногда облачённом в специальный шумоподавляющий кожух, собрано устройство из дизельного двигателя внутреннего сгорания, системы электромагнитов, создающих магнитное поле, и проводника, возбуждающего электромагнитное поле.

При запуске дизельной электростанции топливо внутри цилиндра воспламеняется от искры свечи и резко увеличивается в объёме, приводя в движение систему, состоящую из поршня и шатуна. Несколько таких систем, образующих несколько цилиндров, в свою очередь, приводят в движение коленчатый вал, на котором установлен ротор.

Ротор, называемый также якорем, представляет собой вращающуюся часть генератора, изготовленную из твёрдого сплава и имеющую медную обмотку в виде проволоки или узких полос. Вращаясь, ротор возбуждает электромагнитное поле, и в его обмотке концентрируется индукционный переменный ток, передаваемый на устройства, подключенные к генератору.

Соответственно, подача тока будет продолжаться до тех пор, пока происходит вращение ротора. Современные генераторы способны выдавать до 600 кВт, приближаясь по мощности к небольшой стационарной электростанции. Для бытового использования применяются генераторы мощностью от 5 до 20 кВт, и этого хватает для обеспечения электричеством стандартного набора приборов в виде телевизора, холодильника и плиты, если он используется в загородном доме, и бетономешалки, циркулярной пилы и отбойного молотка, если его применение связано, например, со строительством.

Работа дизельного двигателя – ПРОТРАК

Дизельный двигатель был назван в честь своего создателя Рудольфа Дизеля, который получил патент за своё изобретение в 1890 году. Первые дизели были весьма громоздкими, и несмотря на высокий коэффициент полезного действия (КПД) применялись достаточно редко, ведь по своим габаритам они едва ли уступали своим главным конкурентам ‒ паровым машинам.

И лишь к концу XX века, после значительного усовершенствования дизельные двигатели становятся популярными и применяются повсеместно, в том числе и на легковых автомобилях.

Стоит отметить, что дизельные ДВС по прежнему значительно превосходят своих бензиновых конкурентов по размерам и выдают больший крутящий момент при низких оборотах. Однако при этом уровень КПД при работе дизелей значительно выше.

Такая особенность обуславливает популяризацию их применения преимущественно на транспорте с внушительными размерами, а именно в строительстве морских судов, тепловозов, тракторов, автобусов и грузовых автомобилях.

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя можно разделить на 4 этапа, которые происходят последовательно и непрерывно. 

Стоит уточнить, что все процессы, или такты, как их принято называть, происходят в процессе поворота коленвала ‒ механической детали сложной формы, которая и обеспечивает превращение энергии от сжигания топлива в энергию вращения колес. Он осуществляет вращательное движение, и его положение напрямую связано с началом или концом следующего такта.

Четырехтактный цикл начинается с такта впуска, при котором воздух поступает в цилиндры через специальные впускные клапаны, а поршень при этом опускается. Когда угол поворота коленвала достигает 190°- 210° впускной клапан закрывается, что предшествует началу следующего такта ‒ сжатию.

Такт сжатия характеризуется движением поршня вверх до так называемой мертвой точки (ВМТ), благодаря чему воздух сжимается в 16-25 раз, а температура воздуха увеличивается до 700°- 800°. Поворот коленвала при этом составляет 180°- 360°.

На такте рабочего хода (расширения) топливо через форсунки впрыскивается в цилиндры, которое за счет высоких температур самовоспламеняется и взрывается. Продукты горения при выделении провоцируют движение поршня вниз. Этот процесс осуществляется на 360°- 540° поворота коленвала.

Таким образом, процесс воспламенения осуществляется без применения свечей зажигания, как в бензиновых двигателях. Однако, в конструкции дизелей есть свечи накаливания, которые нагревают цилиндры для упрощения запуска ДВС в холодное время года.

Они размещаются в камере сгорания или вихревой камере, в зависимости от модификации, и обеспечивают нагревание воздуха в районе тысячи градусов, что упрощает процессы самостоятельного воспламенения топлива. Изготавливаются в форме металлических или керамических спиралей.

Итак, после завершения такта рабочего хода, при опускании поршня в изначальное положение двигатель начинает свою работу, что сопровождается характерным и знакомым для всех звуком запуска.

Однако процесс ещё не закончен и прежде, чем впускные клапаны откроются вновь и запустят новый процесс сжигания топлива, дизель вытолкнет отработанные газы из выхлопного клапана. Это четвертый и завершающий такт работы, который называется выпуском и протекает при повороте коленвала на 540°- 720°.  

Только после этого циклическая работа дизельного ДВС будет продолжена и будет осуществляться на протяжении всего процесса подачи топлива.

Есть все основания полагать, что дизельные двигатели еще не полностью раскрыли свой потенциал и в ходе технологического процесса будут становиться всё лучше и совершеннее. Их КПД будет расти, размеры будут уменьшаться и со стечением времени они полностью заменят своих бензиновых конкурентов.

Стоимость капитального ремонта дизельного двигателя определяется исходя из  марки автомобиля и его параметров. Более подробно вы можете уточнить по телефонам, или обратившись к нашим специалистам по адресу:

СТО ПРОТРАК — Грузовой сервис и грузовой магазин:

г. Екатеринбург, Полевской тракт 19 км, дом 16 (база №16)

Тел.: 8 (800) 511-58-20 многоканальный 

график работы: пн-пт: 10:00-22:00 сб-вс: выходной

Принцип работы и устройство дизельного двигателя — Рамблер/авто

Конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики предопределили страсть или отторжение автомобилистов по отношению к агрегатам на «тяжелом топливе». Так как же работает дизельный двигатель, каково его устройство, принцип работы и преимущества?

Времена, когда автомобиль с дизельными моторами ассоциировались с чадящими и тихоходными, давно остались за поворотом. Каждый автомобилист знает, что транспортное средство с агрегатом на «тяжелом топливе» издает характерные тарахтящие звуки, его выхлоп странно пахнет. Современные моторы награждают своих владельцев умеренным расходом топлива, впечатляющей эластичностью (крутящим моментом, доступным в относительно широком диапазоне оборотов) и иногда ошеломительной динамикой на зависть некоторым бензиновым автомобилям. Но при этом они требовательны к качеству солярки, а ремонт компонентов топливной системы может быть весьма дорогим.

Особенности конструкции

Дизельные двигатели, разумеется, не имеют таких колоссальных отличий как роторно-поршневой двигатель Ванкеля, устройство которого абсолютно не похоже на «анатомию» традиционного ДВС, но у него имеется ряд особенностей, которые проводят между ним и бензиновыми моторами черту.

У дизеля также есть кривошипно-шатунный механизм, но его степень сжатия существенно выше – 19-24 единицы против 9-11 единиц соответственно. Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как формируется, воспламеняется и сгорает топливно-воздушная смесь.

У дизельного ДВС отсутствуют свечи зажигания и, соответственно, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит от сжатия. При этом, воздух и солярка подаются раздельно. Также следует отметить, что практически ни один современный дизель не обходится без системы наддува, которая используется для повышения рабочих характеристик агрегата. Для оптимизации наддува в максимально широком диапазоне оборотов используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией. Дизельный агрегат имеет более высокий коэффициент полезного действия, но он тяжелее, не имеет дроссельную заслонку и выдает больший крутящий момент при низких оборотах, нежели бензиновый ДВС.

Принцип работы дизельного двигателя

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания? Сперва воздух поступает в цилиндры. В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Они представляет собой спираль (бывают с металлической и керамические), могут быть установлены в вихревой камере или в форкамере (если речь идет об агрегатах с раздельной камерой сгорания) или непосредственно в камере сгорания (если она нераздельная). При включении зажигания свечи накаливания практически мгновенно, за считанные секунды они раскаляются до температур в районе тысячи градусов и нагревают воздух в камере сгорания, облегчая процесс самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Типы дизельных двигателей

Широко распространены моторы с раздельной камерой сгорания – топливо впрыскивается в специальную камеру в головке блока над цилиндром и соединенную с ним каналом, а процесс горения происходит не совсем так как у бензиновых ДВС. В этой вихревой камере поток воздуха интенсивнее закручивается, что способствует более эффективному смесеобразованию и самовоспламенению, которое продолжается в основной камере сгорания. Кстати, дизельные моторы с раздельной камерой сгорания менее шумные из-за того, что применение вихревой камеры снижает интенсивность нарастания давления при самовоспламенении.

У дизелей с неразделенной камерой сгорания процесс самовоспламенения происходит непосредственно в надпоршневом пространстве. Агрегаты данного типа несколько шумнее.

Что такое Common Rail

Common Rail – современная система впрыска топлива, разработанная компанией Bosch и использующая принцип подачи солярки к форсункам от топливной рампы, являющейся аккумулятором высокого давления. Common Rail позволяет сделать агрегат тише, при этом более экономичным и экологичным. Еще одним преимуществом использования общей топливной рампы являются широкие возможности регулировки давления топлива и момента его впрыска, поскольку эти процессы разделены.

Система включает в себя ТНВД (топливный насос высокого давления), пьезоэлектрические форсунки, топливную рампу, регулятор давления топлива и клапан дозирования топлива. Интересно, что на заре своей эволюции дизельные агрегаты имели не в пример более простую топливную аппаратуру с механическими форсунками и несопоставимо более низким давлением солярки на фоне современных систем.

Дитя прогресса

Не так давно дизельные моторы были экологически «грязными» и достаточно слабыми, но с некоторых пор агрегаты данного типа кардинально изменились, а отдельные представители племени достойны спорткаров. К таковым относится рядный шестицилиндровый мотор BMW объемом 3,0 л с четырьмя турбонагнетателями.

Кстати, конструкция этого мотора наглядно демонстрирует собой прогресс агрегатов на «тяжелом топливе». Техношедевр оснащен двумя малоинерционными турбонагнетателями низкого давления и еще двумя высокого, причем один из них вступает в дело за пределами 2500 об/мин. Пьезофорсунки впрыскивают топливо под колоссальным давлением в 2500 бар. На выходе – 400 л.с. и 760 Нм. Интересно, что 450 Нм доступны уже при 1000 об/мин! Вот такие они, современные дизельные двигатели.

Общий принцип работы дизельного двигателя

Общий принцип работы дизельного двигателя дизельной электростанции Главным отличием ДВС с воспламенением от сжатия (дизеля) от ДВС с воспламенением от искры (бензиновый двигатель) являются способы смесеобразования и воспламенения топливовоздушной смеси. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом до входа в цилиндр, а топливовоздушная смесь воспламеняется в определенный момент при помощи искры. В дизельном двигателе в цилиндр попадает «чистый» воздух, который затем сжимается, когда поршень идет к верней мертвой точке. Так как степень сжатия в дизельном двигателе довольно большая (обычно 20:1), воздух при сжатии нагревается до температуры 750С. При подходе поршня к верхней мертвой точке топливо начинает впрыскиваться в цилиндр под высоким давлением. Температура воздуха достаточно высокая для воспламенения впрыснутого топлива, когда оно смешается с воздухом. Топливовоздушная смесь воспламеняется, выделившаяся энергия воздействует на поршень, поршень начинает движение вниз, совершая полезную работу. Необходимо отметить, что новый бензиновый двигатель GDI от MMC имеет такой же способ смесеобразования, как и дизель. При запуске дизельного двигателя дизельной электростанции в холодную погоду температура сжатого воздуха может быть недостаточна для того, чтобы воспламенить топливо. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают системы предпускового подогрева воздуха. При очень низких температурах (-50 град.С) решением может быть только контейнерная дизель-генераторная установка. Способы впрыска топлива дизельного двигателя На практике довольно сложно добиться плавного сгорания топлива в двигателях с небольшим объемом, впрыскивая топливо непосредственного в камеру сгорания. Чтобы добиться более плавного сгорания топливовоздушной смеси были разработаны дизели с разделенными камерами сгорания: вихрекамерные и предкамерные. Дизели с разделенными камерами сгорания имеют меньший КПД и более требовательны к системе предпускового подогрева воздуха по сравнению с дизелями с непосредственным впрыском, но эти недостатки перекрываются более тихой и мягкой работой. Шум и черный дым дизельного двигателя За дизельными двигателями закрепился имидж шумных и дымных машин, который в общем-то верен. Шум дизельного двигателя вызван следующим: в камере сгорания при впрыске топлива и начале его горения резко возрастает давление, которое и вызывает этот многим неприятный шум. Данный шум в общем неизбежен при работе двигателя, но за последние годы он был значительно снижен: улучшения в конструкциях камеры сгорания и форсунок, а также применение шумозащитных кожухов с низкошумными глушителями. Повышение шумности дизеля часто бывает вызвано неисправностью форсунок. Дымность дизеля связана с неправильным сгоранием топлива. В отличии от шума этот вопрос практически полностью решаем. Во время запуска и прогревания двигателя небольшое количество белового или голубого дыма является нормальным, но при работе под статичной нагрузкой в нормальных условиях его не должно быть. Черный дым обычно вызван недостатком воздуха: либо забит воздушный фильтр, либо впрыснуто большое количество топлива (при значительном набросе нагрузки).   Поиск неисправностей дизельного двигателя Двигатель дизельной электростанции не заводится в холодную погоду неправильно используется система предварительного подогрева неисправность системы предварительного подогрева парафинизация топлива (очень холодно) неисправность механизма холодного пуска Двигатель не заводится в теплую и холодную погоду недостаточная частота вращения стартера недостаточная компрессия отсутствие топлива в баке воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива загрязнение топлива неисправность эл.маг. клапана внутренняя поломка ТНВД Недостаточная частота вращения стартера аккумуляторная батарея недостаточной емкости масло не соответствует требованиям производителя двигателя высокое сопротивление в электрической цепи стартера неисправность стартера Двигатель трудно заводится неправильная процедура пуска двигателя неисправность стартера или аккумуляторной батареи неисправность системы предпускового подогрева воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива недостаточная компрессия неправильно отрегулирован зазор клапанов дополнительное сопротивление в выпускной системе неправильно отрегулирован механизм газораспределения неисправность форсунки/форсунок неправильно выставлен момент впрыска внутренняя поломка ТНВД Двигатель заводится, но сразу глохнет мало топлива в баке воздух в топливе неправильно установлены обороты холостого хода дополнительное сопротивление в системе подачи топлива или системе слива лишнего топлива в бак воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной или выпускной системах неисправность форсунок Двигатель не останавливается после выключения подачи топлива неисправность эл.маг. клапана Нестабильная работа на холостых оборотах воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива неправильно отрегулирован зазор клапанов пружины клапанов ослабли или сломались недостаточная компрессия перегрев неправильно подсоединены трубки к форсункам или трубки не соответствуют требованиям производителя мотора неправильно отрегулирован механизм газораспределения неисправность форсунок неисправность ТНВД Недостаток мощности необходимо проверить тягу ТНВД воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе воздух в топливе дополнительное сопротивление в системе подачи топлива неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска дополнительное сопротивление в выпускной системе недостаточное давление турбонаддува неправильно отрегулирован зазор клапанов недостаточная компрессия неисправность форсунок неисправность ТНВД Чрезмерный расход топлива внешняя утечка топливо протекает в поддон двигателя воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе неправильно отрегулирован зазор клапанов недостаточная компрессия неправильно установлен момент впрыска неисправность форсунок неисправность ТНВД Двигатель сильно стучит воздух в топливной системе некачественное топливо неисправность форсунок пружины клапанов ослабли или сломались неправильно отрегулирован зазор клапанов неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска поршневые кольца изношены или сломались износ цилиндропоршневой группы поврежден или слома подшипник коленвала износ распредвала Выхлоп черного цвета воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе неправильно отрегулирован зазор клапанов недостаточная компрессия недостаточное давление турбонаддува дополнительное сопротивление в выпускной системе неправильно отрегулирован механизм газораспределения неисправность форсунок неправильно установлен момент впрыска неисправность ТНВД Выхлоп голубого или белого цвета некачественное масло или масло не соответствует требования производителя двигателя неисправность свечей накаливания или реле этих свечей (дым только при запуске) загрязнен воздушный фильтр дополнительное сопротивление во впускной системе неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска неисправность форсунок или теплоотражателей неисправно уплотнение клапана (штока) недостаточная компрессия прокладка блока повреждена поршневые кольца изношены или сломались изношена цилиндропоршневая группа Чрезмерный расход масла внешняя утечка некачественное или несоответствующее требованиям производителя масло уровень масла в двигателе слишком высок дополнительное сопротивление в системе вентиляции картера утечка масла из масляной системы в топливную утечка масла из дополнительного оборудования утечка масла из масляной системы в систему охлаждения утечка масла в ТНВД загрязнен воздушный фильтр дополнительное сопротивление во впускной системе лаковые отложения на стенках цилиндра поршневые кольца изношены или сломались изношена цилиндропоршневая группа износ направляющей/штока клапана износ уплотнений штока клапана Перегрев утечка ОЖ слишком высокий уровень масла поломка вентилятора насос системы охлаждения неисправен неисправен радиатор патрубки системы охлаждения повреждены термостат неисправен воздушный фильтр загрязнен повреждена прокладка блока дополнительное сопротивление во впускной или выпускной системе деформация головки блока или трещины в ней неправильно отрегулирован механизм газораспределения неправильно установлен момент впрыска (слишком рано) неисправность форсунок неисправность ТНВД Повышенное давление в картере дополнительное сопротивление в системе вентиляции картера негерметичность в вакуумном насосе поршневые кольца сломались повреждена прокладка блока Неустойчивая работа двигателя неправильная рабочая температура тяга ТНВД нуждается в регулировке воздушный фильтр загрязнен дополнительное сопротивление во впускной системе воздух в топливе неправильно подсоединены трубки к форсункам дополнительное сопротивление в системе подачи топлива или системе слива лишнего топлива в бак неправильно отрегулирован зазор клапанов пружины клапанов ослабли или сломались недостаточная компрессия ослабло крепление ТНВД неправильно установлен момент впрыска неисправность ТНВД Вибрация тяга ТНВД нуждается в регулировке крепление двигателя ослабло или изношено вентилятор неисправен гаситель крутильных колебаний двигателя неисправен или ослабло его крепление неправильно подсоединены форсунки ослабло крепление маховика недостаточная компрессия Низкое давление масла уровень масла низок масло не соответствует требованиям производителя масляный фильтр загрязнен перегрев масло загрязнено датчик масляного давления неисправен фильтр грубой очистки загрязнен всасывающая гидролиния насоса повреждена или забита поврежден предохранительный клапан изношен насос изношены подшипники коленвала Высокое давление масла масло не соответствует требованиям производителя неисправен датчик поврежден предохранительный клапан

Принцип работы ДВС современного типа простыми словами

Современные двигатели работают по достаточно простой схеме, которая была изобретена целый век назад. Единственное, что подверглось сильному изменению после производства первого двигателя внутреннего сгорания, это система питания. С карбюраторов и прочих не слишком эффективных средств подачи топлива промышленность перешла на инжектор для бензиновых двигателей. Дизельные агрегаты обладают отдельным типом впрыска через систему с повышенным давлением. Все последние разработки в технологиях работы ДВС являются мелочными дополнениями к уже известной конструкции, которые призваны обеспечить либо автоматическую регулировку определенных параметров работы, либо определенную экономию топлива.

Тем не менее, суть двигателя остается прежней. По части работы двигателя внутреннего сгорания сегодня мы обсудим отдельно службу бензинового и дизельного силового агрегата, а также обсудим некоторые особенности использования бензинового двигателя в гибридных устройствах. Также затронем тему турбины в различных агрегатах, ее типов и смысла использования. Ознакомившись со всеми тонкостями работы современных силовых агрегатов внутреннего сгорания, вы поймете, что нынешние ДВС фактически ничем не отличаются от классических устройств.

Содержание

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — тонкости работы

Двигатель на бензиновом топливе представляет собою классический вариант силового агрегата, который может работать только на очищенном и качественном бензине, производимом из нефти. Современные двигатели работают только на бензине с октановым числом 95 или даже 98. Залив в хороший агрегат бензин плохого качества, вы можете приобрести массу проблем.

Топливо подается в агрегат с помощью бензонасоса, а количество подачи регулируется специальной системой впрыска. Инжекторы обладают тонкими форсунками, которые распыляют топливо в системе, позволяя его полностью сжечь в камерах сгорания. После подачи топлива по трубке на систему инжектора происходят следующие процессы:

• инжектор распыляет бензин, превращая его в облако пара, а также смешивает получившиеся частицы с воздухом;
• смесь бензина и кислорода попадает дальше в камеру сгорания, где в верхней части поджигается свечей зажигания;
• подожженный бензин быстро воспламеняется, формируя определенной мощности взрыв с конкретным давлением и усилием;
• камера сгорания исключительно герметична, потому сила этого взрыва направляется на рабочую плоскость поршня;
• от мощности удара поршень опускается вниз и приводит в движение коленчатый вал, на котором закреплены другие поршни;
• с помощью неоднократного повторения такого процесса происходит постоянное вращение двигателя.

Если топливо не распыляется должным образом, поскольку форсунки забиты или поломаны, один из цилиндров не будет давать нужной мощности, поскольку топливо не сможет поджигаться и нормально выполнять свои функции. В таком случае двигатель теряет мощность и значительно увеличивает расход. Также в таком агрегате крайне важна фильтрация воздуха.

Турбина в бензиновых двигателях представляет собой механизм усиленной подачи воздуха, за счет чего на определенных режимах работы увеличивается мощность агрегата без увеличения потребления топлива. Интенсивная подача воздуха с разными значениями позволяет компаниям достигать невероятных технических характеристик вполне стандартных бензиновых агрегатов.

Дизельный силовой агрегат — второй тип ДВС

Еще один важный тип двигателя, который стал прекрасной альтернативой бензиновому агрегату в обыденной и коммерческой эксплуатации, — это дизельный силовой агрегат. Его стандартными преимуществами считается менее активный расход топлива и очень ощутимая тяга. Такие выгоды дают возможность полностью переформатировать стиль поездки, изменить привычки управления автомобилем.

Дизельный силовой агрегат подает топливо также через форсунки со значительным распылением. Это требует высокой чистоты дизельного топлива и значительной безопасности работы системы подачи топлива, поскольку жидкость подается на форсунки в достаточно большом давлении. Принцип работы агрегата несколько отличается от бензинового:

• топливо подается на распыление в гораздо большем давлении, оно прогревается еще до входа в камеры сгорания;
• под воздействием значительного давления поршней в камерах сгорания топливо самовоспламеняется;
• создаваемая при этом энергия производит толчок поршня в нижнее положение, выводя при этом другие поршни вверх;
• для работы двигателя требуется меньше топлива, а вот подача воздуха имеет большое значение;
• по данной причине в дизельных двигателях практически всегда присутствует турбина, распространены только турбодизели;
• агрегат создает очень завидную мощность поршней, потому даже на низких оборотах он обладает большой тягой.

Определенная специфика работы дизельного двигателя вызывает и некоторые особенности его эксплуатации. В частности, водителю придется научиться раньше переключать передачи, довольствоваться низкими оборотами и контролировать тягу машины. Современные турбодизели потребляют на 15-20 процентов меньше топлива на ту самую мощность, чем бензиновые агрегаты.

Объемистые и тяговитые дизельные двигатели в промышленности могут работать не только на продуктах нефтеобработки. Многие агрегаты приспособлены даже на сжигание сырой нефти, а также принимают в качестве топлива природные биомасла, которые воспламеняются при сильном давлении. Это может стать одним из будущих перспективных моментов автомобилестроения.

Бензиновый гибридный двигатель — электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

• в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;
• когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;
• также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;
• при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;
• у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно.Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот изображение Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия.Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами.В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо сильнее, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее становится в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль жестяная банка. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину в на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория того, как работают тепловые двигатели, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая более низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может с легкостью сжимать воздух намного сильнее, а также это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам понадобится подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин).Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал страшные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неподходящим топливом! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, состоящие из большего количества углерода и водорода атомов).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. В то время как это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества производителей двигателей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах — грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выбросы сажи можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость двигателя (перекрывая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

• 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать работающую машину.
• 1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
• 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
• 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
• 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, которому не нужна свеча зажигания.
• 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
• 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 года.
• 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
• 1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в завод в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
• 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
• 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
• 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
• 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
• 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
• 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, созданный на базе популярной модели Caterpillar Sixty.
• 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
• 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
• 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
• 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельными двигателями того времени.
• 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99 процентов.
• 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
• 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Принцип работы дизельного … — Судовой двигатель Мьянмы

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельный двигатель внутреннего сгорания отличается от бензинового цикла Отто тем, что для воспламенения топлива используется сильно сжатый горячий воздух, а не свеча зажигания ( воспламенение от сжатия, а не искровое зажигание).

В настоящем дизельном двигателе сначала в камеру сгорания вводится только воздух. Затем воздух сжимается со степенью сжатия обычно от 15: 1 до 23: 1. Это сильное сжатие вызывает повышение температуры воздуха. Примерно в верхней части такта сжатия топливо впрыскивается непосредственно в сжатый воздух в камере сгорания. Это может быть пустота (обычно тороидальная) в верхней части поршня или предварительная камера, в зависимости от конструкции двигателя.Топливная форсунка обеспечивает разбиение топлива на мелкие капли и равномерное распределение топлива. Тепло сжатого воздуха испаряет топливо с поверхности капель. Затем пар воспламеняется от тепла сжатого воздуха в камере сгорания, капли продолжают испаряться со своих поверхностей и гореть, становясь все меньше, пока все топливо в каплях не сгорит. Горение происходит при практически постоянном давлении во время начальной части рабочего такта.Начало испарения вызывает задержку перед воспламенением и характерный звук стука дизеля, когда пар достигает температуры воспламенения и вызывает резкое повышение давления над поршнем (не показано на диаграмме индикатора P-V). Когда сгорание завершено, газообразные продукты сгорания расширяются при дальнейшем опускании поршня; высокое давление в цилиндре опускает поршень вниз, передавая мощность на коленчатый вал. [67]

Наряду с высоким уровнем сжатия, позволяющим осуществлять сгорание без отдельной системы зажигания, высокая степень сжатия значительно увеличивает эффективность двигателя.Повышение степени сжатия в двигателе с искровым зажиганием, где топливо и воздух смешиваются перед входом в цилиндр, ограничено необходимостью предотвращения повреждения перед воспламенением. Поскольку в дизельном двигателе сжимается только воздух, а топливо не поступает в цилиндр незадолго до верхней мертвой точки (ВМТ), преждевременная детонация не является проблемой, а степени сжатия намного выше.

Диаграмма p – V — это упрощенное и идеализированное представление событий, участвующих в цикле дизельного двигателя, показывающее сходство с циклом Карно.Начиная с 1, поршень находится в нижней мертвой точке, и оба клапана закрыты в начале такта сжатия; в баллоне находится воздух атмосферного давления. Между 1 и 2 воздух сжимается адиабатически — то есть без передачи тепла в окружающую среду или из нее — поднимающимся поршнем. (Это верно только приблизительно, поскольку будет некоторый теплообмен со стенками цилиндра.) Во время этого сжатия объем уменьшается, давление и температура повышаются. При или чуть раньше 2 (ВМТ) топливо впрыскивается и сгорает в сжатом горячем воздухе.Выделяется химическая энергия, которая представляет собой впрыск тепловой энергии (тепла) в сжатый газ. Горение и нагревание происходят между 2 и 3. В этом интервале давление остается постоянным, поскольку поршень опускается, а объем увеличивается; температура повышается за счет энергии сгорания. В точке 3 впрыск топлива и сгорание завершены, и в цилиндре содержится газ с более высокой температурой, чем в точке 2. Между 3 и 4 этот горячий газ расширяется снова приблизительно адиабатически.Работа ведется в системе, к которой подключен двигатель. Во время этой фазы расширения объем газа увеличивается, а его температура и давление падают. На 4 открывается выпускной клапан, и давление резко падает до атмосферного (примерно). Это расширение без сопротивления, и оно не выполняет никакой полезной работы. В идеале адиабатическое расширение должно продолжаться, расширяя линию 3–4 вправо до тех пор, пока давление не упадет до давления окружающего воздуха, но потеря эффективности, вызванная этим расходом без сопротивления без сопротивления, оправдана практическими трудностями, связанными с его восстановлением.После открытия выпускного клапана следует такт выпуска, но это не показано на диаграмме. Если показано, они будут представлены петлей низкого давления внизу диаграммы. Если показано, они будут представлены в виде контур низкого давления внизу диаграммы. На этапе 1 предполагается, что такты выпуска и впуска завершены, и цилиндр снова заполнен воздухом. Система поршень-цилиндр поглощает энергию от 1 до 2 — это работа, необходимая для сжатия воздуха в цилиндре, и обеспечивается механической кинетической энергией, накопленной в маховике двигателя.Производительность работы достигается за счет комбинации поршень-цилиндр между 2 и 4. Разница между этими двумя приращениями работы — это указанная производительность работы за цикл, и она представлена ​​площадью, заключенной в петлю p – V. Адиабатическое расширение происходит в более высоком диапазоне давлений, чем при сжатии, потому что газ в цилиндре более горячий во время расширения, чем во время сжатия. По этой причине цикл имеет конечную площадь, а чистый объем работы за цикл положительный.

Дизельные двигатели vs.Бензиновые двигатели

Теоретически дизельные и бензиновые двигатели очень похожи. Оба они представляют собой двигатели внутреннего сгорания , предназначенные для преобразования химической энергии, содержащейся в топливе, в механическую энергию. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом, и движение поршней вверх и вниз, известное как линейное движение, создает вращательное движение, необходимое для поворота колес автомобиля вперед.

Как дизельные, так и бензиновые двигатели преобразуют топливо в энергию в результате серии небольших взрывов или возгораний.Основное различие между дизельным топливом и бензином заключается в том, как происходят эти взрывы. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и воспламеняется от искры свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Поскольку воздух нагревается при сжатии, топливо воспламеняется.

Следующая анимация показывает дизельный цикл в действии. Вы можете сравнить это с анимацией бензинового двигателя, чтобы увидеть различия.

Дизельный двигатель использует четырехтактный цикл сгорания, как и бензиновый двигатель.Четыре хода:

1. Ход впуска — Впускной клапан открывается, впуская воздух и перемещая поршень вниз.
2. Ход сжатия — Поршень движется вверх и сжимает воздух.
3. Такт сгорания — Когда поршень достигает вершины, топливо впрыскивается в нужный момент и воспламеняется, заставляя поршень снова опускаться.
4. Такт выпуска — Поршень движется обратно вверх, выталкивая выхлопные газы, образующиеся при сгорании, из выпускного клапана.

Помните, что дизельный двигатель не имеет свечи зажигания, что он всасывает воздух и сжимает его, а затем впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск). Это тепло сжатого воздуха, которым зажигается топливо в дизельном двигателе. В следующем разделе мы рассмотрим процесс впрыска дизельного топлива.

Устройство и принцип действия двигателей -Английский

Устройство и принцип действия двигателей Мы широко используем тепловые двигатели с момента их изобретения в 17 веке.Есть много видов двигателей, и они используются в нашей жизни. На этом занятии представлены конструкция, принцип и характеристики тепловых двигателей и источника энергии. Поршневой паровой двигатель Поршневой паровой двигатель — первый двигатель, получивший практическое применение. Этот двигатель получает механическую мощность за счет статического давления пара. После промышленной революции он долгое время использовался в качестве источника энергии для промышленности и транспорта.Но его заменяют двигатели внутреннего сгорания, и в настоящее время он не используется. Обычно паровая машина состоит из котла, нагревателя, поршня, цилиндра, конденсатора и водяного насоса, как показано на правом рисунке. Впускной и выпускной клапаны расположены в верхней части цилиндра. Двигатель Стирлинга Двигатель Стирлинга состоит из двух поршней, как показано на правом рисунке. Это двигатель внешнего сгорания с замкнутым циклом, который многократно использует рабочий газ без какого-либо клапана.Запоминающейся характеристикой этого двигателя является то, что для получения высокого КПД используется регенератор. В те дни был изобретен двигатель, который назывался «Двигатель горячего воздуха» вместе с двигателем Эрикссон, описанным ниже. После многих разработок двигатели Стирлинга в настоящее время получают высокую мощность и высокий КПД за счет использования гелия или водорода под высоким давлением в качестве рабочего газа. Но этот двигатель еще не получил практического применения, потому что у него есть несколько проблем, таких как большой вес и высокая стоимость производства. Двигатель Эрикссон Дж. Эрикссон разработал несколько двигателей, модернизировав двигатель Стирлинга (в наши дни называемый двигателем горячего воздуха). Один из них сегодня называется движком Ericsson. Это двигатель внешнего сгорания с открытым циклом с двумя клапанами на подающем цилиндре и силовом цилиндре, как показано на правом рисунке. Также в большинстве двигателей, изобретенных Дж. Эриксоном, использовался регенератор. Бензиновый двигатель В настоящее время бензиновый двигатель (двигатель с искровым зажиганием) широко используется в качестве источника энергии для автомобилей.По принципу этого двигателя смесь топлива и воздуха сначала сжимается в цилиндре. А газ взрывается от свечи зажигания и генерирует выходную мощность. В качестве хороших характеристик двигателя может быть реализован двигатель меньшего размера и легкого веса, при этом возможны высокие обороты двигателя и большая мощность. Также обслуживание двигателя очень простое. Паровая турбина Паровая турбина имеет вращающиеся лопатки вместо поршня и цилиндра поршневого парового двигателя.Этот двигатель используется в качестве источника энергии на тепловых и атомных электростанциях. Паровая турбина использует динамическое давление пара и преобразует тепловую энергию в механическую, хотя поршневой паровой двигатель использует статическое давление пара. Оба двигателя используют энергию, полученную при расширении пара. Дизельный двигатель Дизельный двигатель (двигатель с воспламенением от сжатия) является двигателем внутреннего сгорания, а также бензиновым двигателем и широко используется в качестве источника энергии для кораблей и автомобилей.По принципу этого двигателя воздух поступает в цилиндр и сначала адиабатически сжимается до высокой температуры. Когда туман топлива впрыскивается в высокотемпературный цилиндр, он автоматически сгорает, и двигатель получает выходную мощность. Он может получить более высокий КПД, чем у бензинового двигателя, при высокой степени сжатия. Кроме того, этот двигатель имеет экономическое преимущество, потому что он может использовать в качестве топлива недорогие легкие и тяжелые нефти. Однако могут возникнуть такие проблемы, как сильные вибрации и шумы, а также увеличение веса двигателя из-за высокого давления в цилиндре. Газовая турбина По принципу газовой турбины рабочий газ (воздух) сжимается компрессором и сначала нагревается за счет энергии сгорания топлива. Рабочий газ становится высокой температуры и высокого давления. Двигатель преобразует энергию рабочего газа во вращающуюся энергию лопастей, используя взаимодействие между газом и лопастями. Как показано на рисунке ниже, существует два типа газовой турбины.Один из них — это тип открытого цикла (внутренний тип), а другой — тип замкнутого цикла (внешний тип). Основными компонентами обоих типов являются воздушный компрессор, камера сгорания и турбина. Газовая турбина может обрабатывать больший поток газа, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания, поскольку в ней используется непрерывное сгорание. Тогда газовая турбина подходит как двигатель большой мощности. Газовая турбина для самолетов (называемая реактивным двигателем) использует это преимущество. Ракетный двигатель Ракетный двигатель получает газообразные продукты сгорания высокой температуры и высокого давления из топлива и окислителя в конбусторе.Газообразные продукты сгорания приобретают высокую скорость с адиабатическим расширением через сопло и выбрасываются в заднюю часть двигателя. Движущая сила получается за счет реакции высокоскоростного газа. Реактивный двигатель и ракетный двигатель получают движущую силу таким же образом, используя реакцию рабочего газа. Однако отличие от реактивного двигателя в том, что в ракетном двигателе содержится весь газ, включая сам окислитель. Тогда он может получить движущую силу, даже если нет воздуха, поэтому он используется как движущий источник энергии в космосе. Топливный элемент Вышеупомянутые тепловые двигатели меняют энергию топлива на механическую за счет тепловой энергии. С другой стороны, топливный элемент напрямую преобразует химическую энергию топлива в электрическую. Топливный элемент состоит из анода и катода, разделенных слоем электролита. Когда топливо подается на анод, а окислитель подается на катод, он генерирует электрическую энергию.

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Для правильной работы двигателя он должен непрерывно выполнять некоторый цикл операций. Принцип работы двигателей с искровым зажиганием (SI) был изобретен Николаусом А. Отто в 1876 году; поэтому двигатель SI также называют двигателем Отто. Принцип работы двигателя с воспламенением от сжатия (CI) был обнаружен Рудольфом Дизелем в 1892 году, поэтому двигатель CI также называют дизельным двигателем.

Принцип работы двигателей SI и CI практически одинаков, за исключением процесса сгорания топлива, который происходит в обоих двигателях. В двигателях SI сжигание топлива происходит за счет искры, генерируемой свечой зажигания, расположенной в головке блока цилиндров. Топливо сжимается до высокого давления, и его сгорание происходит при постоянном объеме. В двигателях с ХИ сгорание топлива происходит из-за сжатия топлива до чрезмерно высоких давлений, что не требует наличия искры для инициирования воспламенения топлива.В этом случае сгорание топлива происходит при постоянном давлении.

Двигатели SI и CI могут работать как с двухтактным, так и с четырехтактным циклом. Оба цикла описаны ниже:

1. Четырехтактный двигатель : В четырехтактном двигателе рабочий цикл двигателя завершается четырьмя тактами поршня внутри цилиндра. Четыре такта 4-тактного двигателя: всасывание топлива, сжатие топлива, такт расширения или рабочего хода и такт выпуска.В 4-тактных двигателях мощность вырабатывается, когда поршень совершает такт расширения. За четыре такта двигателя совершается два оборота коленчатого вала двигателя.

2. Двухтактный двигатель : В случае двухтактного двигателя такты всасывания и сжатия происходят одновременно. Точно так же такты расширения и выпуска происходят одновременно. Мощность вырабатывается во время такта расширения. По завершении двух тактов поршня производится один оборот коленчатого вала двигателя.

В четырехтактных двигателях топливо сжигается один раз за два оборота колеса, а в двухтактном двигателе топливо сжигается один раз за один оборот колеса. Следовательно, эффективность 4-тактных двигателей выше, чем у 2-тактных двигателей. Однако мощность двухтактных двигателей больше, чем у четырехтактных.

Двухтопливные двигатели, работающие на природном газе / дизельном топливе: технологии, характеристики и выбросы

В этом документе обобщается обзор технологии двухтопливных двигателей, работающих на природном газе / дизельном топливе, выполненный для Института газовых исследований.(1) * В прошлом двухтопливные двигатели, работающие на природном газе / дизельном топливе, были отнесены к нескольким небольшим нишевым рынкам, но наш обзор показал, что технология двухтопливных двигателей имеет значительный потенциал. Потенциальные преимущества двухтопливных двигателей включают эффективность дизельного топлива и среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) с гораздо более низкими выбросами оксидов азота (NOx) и твердых частиц. Новые технологии предлагают решения проблем низкой эффективности и выбросов при небольшой нагрузке. Двухтопливные двигатели могут быть разработаны для работы на природном газе с пилотным дизельным топливом или на 100% дизельном топливе.Многие существующие дизели могут быть переведены на двухтопливный режим. Предварительный экономический анализ показывает, что такие преобразования могут быть оправданы только за счет экономии затрат на топливо в таких приложениях, как железнодорожные локомотивы, морские суда, карьерные самосвалы и системы выработки дизельной энергии.

Двухтопливный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором основное топливо (обычно природный газ) смешано более или менее однородно с воздухом в цилиндре, как в двигателе с искровым зажиганием. Однако, в отличие от двигателя с искровым зажиганием, воздушно-топливная смесь воспламеняется путем впрыска небольшого количества дизельного топлива («пилот»), когда поршень приближается к вершине такта сжатия.Это пилотное дизельное топливо быстро подвергается предпламенным реакциям и воспламеняется из-за теплоты сжатия, как это было бы в дизельном двигателе. Затем при сгорании пилотного дизельного двигателя воспламеняется топливовоздушная смесь в остальной части цилиндра.

Так как воздух и основное топливо предварительно смешаны в цилиндре, двухтопливные двигатели имеют много общих черт с двигателями с искровым зажиганием, работающими по циклу Отто. Однако, поскольку они основаны на воспламенении от сжатия пилотного двигателя, они также имеют некоторые общие характеристики с дизелями, а также некоторые собственные уникальные преимущества и недостатки.

Одним из преимуществ двухтопливных двигателей является то, что в большинстве случаев они могут быть разработаны для работы на природном газе с пилотным дизельным двигателем или на 100% дизельном топливе. Это делает их особенно ценными в обстоятельствах, когда использование природного газа желательно по экологическим или экономическим причинам, но где газоснабжение может быть не полностью надежным. Например, двухтопливный грузовик мог работать на сжатом природном газе там, где это топливо было доступно — например, в городских районах, страдающих от сильного загрязнения воздуха.Однако, если бы грузовику пришлось выезжать за пределы диапазона подачи сжатого природного газа, он все равно мог бы вернуться на 100% -ное дизельное топливо. Точно так же генераторная установка может большую часть времени работать на относительно недорогом трубопроводном газе, но мгновенно переключиться на 100% дизельное топливо, если подача газа была прервана. Другие потенциальные приложения, в которых эта возможность будет важна, включают дизель-электрические локомотивы, морские суда, сельскохозяйственное оборудование, строительное и промышленное оборудование, а также двигатели, использующие биогаз, канализационный газ или другие источники переменного газа.

Еще одним преимуществом двухтопливных двигателей является легкость, с которой большинство существующих дизелей можно перевести на двухтопливный режим. В отличие от трудностей, связанных с переводом дизельного двигателя на искровое зажигание, многие дизельные двигатели можно перевести на двухтопливный режим работы, даже не снимая головок цилиндров. Учитывая большое количество используемых автомобилей, оборудования и техники с дизельными двигателями, такое двухтопливное преобразование может сделать возможным повсеместную замену дизельного топлива природным газом с большой экономией капитальных затрат и времени по сравнению с тем, что требуется для преобразования. к двигателям с искровым зажиганием.

Характеристики и выбросы двухтопливного двигателя зависят от условий эксплуатации и сложности системы управления. Двухтопливные двигатели лучше всего работают при средней и высокой нагрузке и часто могут быть равны или лучше топливной экономичности чистого дизельного топлива в этих условиях. Работая с обедненным воздушно-топливным соотношением, они также могут достичь гораздо более низких выбросов (особенно NOx и твердых частиц (PM)), чем чистое дизельное топливо. Существующие двухтопливные конверсии страдают от значительного увеличения выбросов окиси углерода (CO) и углеводородов (HC) и снижения топливной эффективности при малых нагрузках.Это потому, что они работают без дросселирования, так что воздушно-топливная смесь становится беднее при уменьшении нагрузки. По мере того, как смесь становится беднее, сгорание в конечном итоге ухудшается, оставляя большое количество продуктов частичной реакции в выхлопных газах. Поскольку для многих дизельных двигателей, особенно транспортных средств, характерны большие объемы работы с малой нагрузкой, высокие выбросы и низкая эффективность двухтопливных двигателей в этих условиях являются серьезным препятствием. Это, возможно, основная причина того, что практически все разрабатываемые новые двигатели для тяжелых грузовиков, работающих на природном газе, имеют искровое зажигание, а не двухтопливные.Но последние технологические разработки в области больших двухтопливных двигателей в сочетании с электронными системами учета и контроля топлива нового поколения могут позволить преодолеть проблемы выбросов при малой нагрузке и топливной экономичности двухтопливного двигателя при сохранении и даже усиление преимуществ двухтопливного подхода.

Этот отчет документирует выводы исследовательского проекта, выполненного для Группы технологии двигателей Научно-исследовательского института газа (GRI). Целью данного исследования было определение и оценка существующей двухтопливной технологии, выявление потенциально многообещающих применений этой технологии и определение соответствующих областей внимания для будущих исследований и разработок двухтопливных двигателей, финансируемых GRI.В этой статье рассматривается текущее состояние технологии двухтопливных двигателей и дается характеристика текущих и потенциальных будущих характеристик и уровней выбросов, а также основных явлений сгорания, ответственных за производительность и выбросы. В нем представлены данные о выбросах и характеристиках ряда коммерческих двухтопливных двигателей. Кроме того, в нем обсуждается возможность дооснащения двухтопливной технологией существующих дизельных двигателей. Наконец, в нем представлены рекомендации для будущих исследований и разработок.

границ | Двигатели с воспламенением от сжатия — революционная технология, покорившая цивилизованные границы по всему миру от промышленной революции до XXI века

Введение и краткая история двигателей с воспламенением от сжатия

С тех пор, как Рудольф Дизель изобрел двигатель внутреннего сгорания, который в конечном итоге будет носить его имя, воспламенение от сжатия используется как эффективное и действенное средство инициирования сгорания в двигателях.Дизель использовал растительные масла, чтобы изобрести свой новый двигатель, поскольку в то время не было нефтяной инфраструктуры для топлива. Высокая степень сжатия для создания давления и температуры, необходимых для самовоспламенения, была отличительной чертой двигателя с воспламенением от сжатия. Также требовался механизм прямого впрыска топлива в камеру сгорания. Со временем инфраструктура нефтяных дистиллятов стала доступной для таких видов топлива, как бензин (для поддержки двигателей с искровым зажиганием), керосин и мазут (для отопления домов) и, конечно же, для дизельного топлива (Heywood, 1988).

Преимущества использования воспламенения от сжатия и прямого впрыска топлива в камеру сгорания проявились в течение следующих нескольких десятилетий его развития. Двигатель с воспламенением от сжатия по своей природе нуждается в высокой степени сжатия, чтобы создать необходимые условия для самовоспламенения. Высокая степень сжатия — одна из характеристик конструкции, повышающих эффективность. Кроме того, воспламенение от сжатия не требовало дросселирования для регулирования выходной мощности двигателя. Прямой впрыск топлива в камеру сгорания обеспечивал высокое сопротивление детонации, что ограничивало степень сжатия и, в конечном итоге, эффективность двигателей с искровым зажиганием.Дополнительным преимуществом является то, что без ограничения детонации двигатели с воспламенением от сжатия могут иметь значительное повышение давления на впуске за счет турбонаддува, что дополнительно увеличивает эффективность и удельную мощность.

Попутно возникло и преодолено множество технологических препятствий, таких как возможность изготовления поршней и головок цилиндров, которые могли бы надежно достичь высоких степеней сжатия, необходимых для самовоспламенения дизельного топлива, форкамеры, которые могли бы использовать имеющиеся форсунки с относительно низким давлением в камеру сгорания с высокой степенью сжатия, новую технологию впрыска топлива под очень высоким давлением, чтобы исключить необходимость в форкамерах и обеспечить прямой впрыск в камеру сгорания, и, наконец, электронные органы управления и исполнительные механизмы для обеспечения гораздо более точной подачи топлива, воздуха , и контроль выбросов для удовлетворения строгих требований регулирования выбросов.

Текущее состояние двигателей с воспламенением от сжатия

Двигатели с воспламенением от сжатия используются в различных коммерческих и потребительских приложениях по всему миру, приводя в действие такие устройства, как большие корабли, локомотивы, грузовые автомобили, строительное и сельскохозяйственное оборудование, генераторы и даже автомобили. Почти исключительно в этих приложениях для сжигания используется дизельное топливо. Дизельный двигатель полагается на легкость самовоспламенения топлива, которую инженеры-химики называют цетановым числом / индексом — эмпирически полученный показатель, который описывает легкость самовоспламенения топлива.Биодизели также используются во многих областях, особенно в сельских районах и в развивающихся странах. Биодизельное топливо обычно производится из растительных масел, которые были химически обработаны для удаления продуктов глицерина, в результате чего остается метиловый (или этиловый) эфир жирной кислоты (FAME). Биодизельное топливо пытается имитировать свойства дизельного топлива, и, хотя они могут использоваться как чистый заменитель топлива, они обычно используются в качестве агента для смешивания с нефтяным дизельным топливом.

Существует два основных подхода к двигателю с воспламенением от сжатия — двухтактный и четырехтактный.Очень большие двигатели CI (в частности, для кораблей и локомотивов), как правило, являются двухтактными, в первую очередь потому, что частота вращения двигателя ограничена низкими оборотами в минуту (RPM). Двухтактные двигатели CI должны иметь внешний источник подачи воздуха, такой как турбонагнетатель или нагнетатель (или их гибрид в некоторых случаях), потому что воздух нагнетается в цилиндр через отверстия в гильзе цилиндра. На рисунке 1 показана эта конфигурация. Выхлоп выводится либо через другой набор отверстий (версия с искровым зажиганием), либо через тарельчатые клапаны в головке цилиндров (см. Рисунок 1).Отверстия для впуска воздуха в гильзе цилиндра открываются, когда поршень опускается ниже их во время рабочего хода, позволяя охлажденному воздуху под давлением поступать в цилиндр. Когда поршень направляется к НМТ в рабочем такте, выпускные клапаны в головке блока цилиндров начинают открываться, и горячий выхлоп начинает покидать цилиндр через установленные сверху выпускные клапаны. По мере того, как поршень продолжает двигаться к НМТ, впускные отверстия в гильзе цилиндра открываются, позволяя свежему воздуху проникать в цилиндр, что вытесняет последние выхлопные газы из верхних выпускных клапанов.Этот процесс продувки продолжается до тех пор, пока выпускные клапаны не закроются (где-то около положения поршня в НМТ). Впускные отверстия все еще открыты, поэтому свежий воздух продолжает поступать в цилиндр от нагнетателя до тех пор, пока поршень не пройдет через верхнюю часть впускных отверстий на гильзе, задерживая воздух в цилиндре. Затем этот воздух нагревается и сжимается до тех пор, пока поршень не окажется около ВМТ. Топливная форсунка создает струю под высоким давлением в горячий сжатый воздух, вызывая самовоспламенение и возгорание. Затем цикл начинается заново.

С другой стороны, четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия работает, нагнетая воздух из впускного коллектора в цилиндр во время такта впуска, от ВМТ до НМТ (см. Рисунок 2), затем впускные клапаны закрываются, и поршень затем движется обратно в направлении ВМТ при сжатии воздуха до повышенной температуры и давления. Форсунка распыляет топливо в камеру сгорания, происходит воспламенение, и поршень под высоким давлением выталкивается вниз из-за сгорания в так называемом рабочем такте.Наконец, выпускные клапаны открываются, и поршень возвращается в ВМТ и вытесняет продукты сгорания отработавших газов в такте выпуска. Затем цикл повторяется отсюда.

Независимо от того, является ли двигатель двух- или четырехтактным, цель состоит в том, чтобы создать воздух с высоким давлением и высокой температурой ближе к концу компрессионной части цикла. Впрыскиваемое топливо затем подвергается воздействию воздуха под высоким давлением и высокой температурой и очень быстро самовоспламеняется. Задержка между впрыском топлива и самовоспламенением называется задержкой зажигания, которая обычно составляет несколько углов поворота коленчатого вала.Топливо продолжает впрыскиваться в виде струи, которая имеет зону реакции на периферии струи, и реакция контролируется диффузией воздуха в зону реакции в сочетании с диффузией топлива наружу в зону реакции. Этот процесс диффузии происходит за миллисекунды, в то время как фактические реакции происходят в микросекундном масштабе времени, поэтому жидкостная механика диффузии контролирует скорость реакции.

Значительные усилия были потрачены на изучение путей повышения эффективности, характеристик выбросов, надежности и выходной мощности двигателей с ХИ.Производственные компании, университеты и исследовательские лаборатории предоставили свой опыт, оборудование и средства для развития технологий двигателей с непрерывным взаимодействием. Некоторые из этих достижений включают в себя прямой впрыск (DI) для устранения необходимости в форкамерах и уменьшения теплопередачи, оптическую диагностику для изучения образования загрязняющих веществ в цилиндрах, расширенные возможности вычислительного моделирования для прогнозирования и оптимизации характеристик двигателя CI, значительные усилия для понимания химического состава топлива и состав для адаптации работы двигателя ХИ к местным видам топлива.Поскольку инженеры и ученые продолжают применять свои знания в фундаментальных исследованиях технологии двигателей с непрерывной интеграцией, нет никаких сомнений в том, что будут достигнуты дополнительные достижения.

Чем механизм CI отличается от модуля SI?

Есть несколько причин, по которым двигатели CI так популярны в коммерческих и промышленных приложениях. Одна из важных причин заключается в том, что собственная топливная эффективность двигателей CI выше, чем у двигателей SI. Характер воспламенения от сжатия обеспечивает несколько важных факторов, обеспечивающих высокую топливную эффективность.Одним из факторов является высокая степень сжатия (Gill et al., 1954). Поскольку двигатели с ХИ зависят от топлива, впрыскиваемого в цилиндр, и смешивания этого топлива с воздухом, детонация в двигателе предотвращается. Детонация в двигателе — одно из основных ограничений более высокой степени сжатия в двигателях SI. Второй фактор — устранение необходимости в дросселировании двигателя для регулирования выходной мощности. Опять же, поскольку топливо непосредственно впрыскивается и смешивается в камере сгорания, мощность двигателя CI можно регулировать, просто регулируя количество впрыскиваемого топлива, в отличие от двигателей SI, где топливо и воздух предварительно смешаны и по существу однородны при постоянной смеси. соотношение (Heisler, 1999).Это означает, что для поддержания постоянного отношения смеси, если топливо уменьшается, воздух также должен быть уменьшен в той же пропорции. Это управление воздухом осуществляется с помощью дроссельной заслонки или ограничения всасывания, и это создает значительные газообменные или «перекачивающие» потери. Третий фактор — теплопередача. Двигатели CI могут работать на обедненной смеси, что означает, что двигатель потребляет все топливо, но не весь кислород, присутствующий в камере сгорания. Это приводит к более низким температурам в цилиндрах и, как следствие, к меньшему отведению тепла охлаждающей жидкости двигателя и выхлопу двигателя, а также к более высокому КПД.В качестве дополнительного преимущества гамма или отношение удельных теплоемкостей C _p / C _v выше для двигателей с обедненным горением, чем для двигателей, которые работают со стехиометрией. Меньшая часть тепловой энергии, генерируемой реакциями горения, теряется в состояниях возбуждения более крупных трехатомных частиц (пар CO ₂ и H ₂ O). Это означает, что больше тепловой энергии доступно для повышения давления и температуры рабочего тела, что и создает работу, которую можно извлечь (Foster, 2013).

Однако у механизма CI есть и несколько недостатков, о которых стоит упомянуть. Двигатель CI должен быть спроектирован так, чтобы быть очень прочным, чтобы выдерживать повышенные давления и температуры, создаваемые высокой степенью сжатия и повышенным давлением на впуске. Это позволяет создавать двигатели с высокой инерцией вращения и, следовательно, ограничивать максимальные обороты двигателя. Это также увеличивает стоимость, поскольку все оборудование должно быть очень прочным. Еще один недостаток двигателей CI — это характер выбросов.Использование сгорания с регулируемой диффузией означает, что существует значительное расслоение между топливом и воздухом, в отличие от однородности смесей бензин / воздух в двигателях SI. Эта стратификация создает твердые частицы (ТЧ) и оксиды азота (NO _x ). Было обнаружено, что эти нежелательные продукты сгорания ХИ опасны для здоровья и окружающей среды. По сути, традиционный двигатель CI не имеет проблемы с эффективностью, у него есть проблема с выбросами.

А как насчет биотоплива?

Большая часть текущих и прогнозируемых работ по двигателям CI, по-видимому, сосредоточена на использовании альтернативных видов топлива или даже нескольких видов топлива, чтобы сохранить высокий КПД (возможно, даже улучшить его), но при этом значительно снизить уровень вредных выбросов и производство парниковых газов. Биотопливо — один из популярных подходов, особенно в развивающихся странах, для решения проблемы выбросов парниковых газов и снижения стоимости импорта нефти.Биотопливо обычно производится из какого-либо типа растительного масла и химически обрабатывается для создания продукта, во многих отношениях имитирующего нефтяное дизельное топливо. Таким образом использовалось несколько видов сырья, в зависимости от местных условий выращивания и культур, которые в этих условиях хорошо растут. Соевые бобы, рапс, масла семян пальмы, ятрофы и каранджи, а также многие другие перерабатываются в качестве топлива. Обычно биотопливо этого типа делится на категории: масла, полученные из съедобных растений, и масла, полученные из непищевых растений.С химической точки зрения топливо, получаемое из съедобных растений, легче и дешевле перерабатывать в топливо. Однако это также может создать проблему «продовольствия или топлива» для местной экономики. Непищевое биотопливо растительного происхождения сложнее и дороже в переработке, но, как правило, позволяет избежать трудностей, связанных с «едой или топливом». Одна из проблем традиционного биодизельного топлива заключается в том, что само топливо содержит кислород как часть своей структуры. Это кислородсодержащее топливо будет иметь значительно меньшее энергосодержание по сравнению с нефтяным дизельным топливом.Снижение содержания энергии обычно составляет порядка 7-8% по объему по сравнению с дизельным топливом. Это приводит к большему расходу топлива при том же количестве доставляемой энергии. Более поздняя работа была проведена в отношении топлива, полученного из водорослей или водорослей, которое может дать гораздо больший урожай, чем традиционное биотопливо (Frashure et al., 2009). Другой недавней темой исследований является создание «возобновляемого» дизельного топлива путем гидротермальной или другой обработки материала биомассы для извлечения длинноцепочечных углеводородов, подобных нефтяному дизельному топливу (Aatola et al., 2008). Возобновляемое дизельное топливо не склонно к насыщению кислородом, поэтому энергосодержание, как правило, такое же, как и у нефтяного дизельного топлива. Тем не менее, другой подход к созданию дизельного топлива как из возобновляемых, так и из невозобновляемых источников использует процесс под названием Фишера-Тропша (FT), названный так в честь немецких изобретателей этого процесса в 1930-х годах. Топливо FT получают из метана, газифицированного угля или газифицированной биомассы для создания длинноцепочечных углеводородов, подходящих для использования в качестве топлива. Для этого типа топлива используется несколько аббревиатур, в зависимости от исходного сырья.Переход от газа к жидкости (GTL), от угля к жидкости (CTL) и от биомассы к жидкости (BTL) — лишь некоторые из этих сокращений. В процессе FT создается дизельное топливо довольно высокого качества — с высоким цетановым числом, низкой вязкостью, без серы и с высоким содержанием энергии — но этот процесс также сложен и дорог, по крайней мере, в настоящее время (Agarwal, 2004).

Что такое современные двигатели CI?

Двигатели

CI используются во всем мире как источники движущей и стационарной энергии. По мере того как страны с развивающейся экономикой, такие как Индия и Китай, наращивают свой спрос на транспорт и электроэнергию для удовлетворения экономического спроса, возникают серьезные вопросы относительно будущего двигателей с непрерывной интеграцией в условиях все более строгого экологического регулирования, регулирования парниковых газов и спроса на ископаемое топливо. .Существуют ли стратегии, которые позволят движку CI развиваться в соответствии с настоящими и будущими требованиями рынка?

Используя традиционное дизельное топливо, инженеры добились некоторых впечатляющих успехов в повышении эффективности и сокращении выбросов за счет применения передовых технологий впрыска, таких как насосы высокого давления Common Rail, топливные форсунки с пьезоприводом, усовершенствованное турбомашинное оборудование и утилизация отработанного тепла (термоэлектричество и т. Д.), и почти полное удаление серы из дизельного топлива. Теперь можно гораздо точнее дозировать топливо в камеру сгорания, чтобы обеспечить более плавное сгорание и меньшее загрязнение окружающей среды.Использование рециркуляции выхлопных газов (EGR) позволило инженерам снизить концентрацию кислорода во всасываемом воздухе, обеспечивая более низкие пиковые температуры сгорания со значительным сокращением NO _x . Достижения в области доочистки, такие как дизельные сажевые фильтры (DPF), катализаторы deNO _x (как селективное каталитическое восстановление, так и ловушка обедненной смеси) и катализаторы окисления дизельного топлива (DOC), в настоящее время используются в современных двигателях CI.

Текущие усовершенствованные работы по сгоранию открыли захватывающие возможности для повышения эффективности двигателя с ХИ, а также для значительного улучшения характеристик выбросов.По мере продвижения исследований было показано, что возможно улучшение некоторого предварительного смешивания топлива и воздуха при сохранении способности контролировать выходную мощность за счет подачи топлива (без дросселирования) и сохранять высокую степень сжатия. Для достижения этих целей использовались различные стратегии. Одним из них является использование двойного топлива, широко известного как воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI). В RCCI топливо с низкой реакционной способностью (такое как бензин, этанол или подобное) вводится в камеру сгорания в качестве основного источника энергии и очень небольшое количество топлива с высокой реакционной способностью (например, дизельное топливо, биодизель и т. Д.)). Это не только обеспечивает возможность работы двигателя на обедненной смеси, что снижает пиковые температуры сгорания и повышает эффективность, но также обеспечивает стратегию положительного зажигания, позволяющую избежать пропусков зажигания и сохранить высокую надежность. RCCI в исследовательских двигателях продемонстрировал возможность достижения очень высокого уровня эффективности (в первую очередь за счет еще большего снижения теплопередачи, чем при традиционном дизельном сгорании) и надежности управления. Основным недостатком RCCI является требование наличия двух форсунок на цилиндр (по одному для каждого вида топлива) и необходимость наличия либо двух отдельных видов топлива, либо добавки, повышающей реактивность, для топлива с низкой реактивностью (Curran et al., 2013).

Еще одна захватывающая возможность в мире двигателей CI — это использование топлива с довольно низкой реактивностью (бензин, нафта и т. некоторый уровень предварительного смешивания при сохранении достаточной стратификации для обеспечения контроля нагрузки (Kalghatgi et al., 2007). Воспламенение от сжатия бензина (GCI) или воспламенение от сжатия с частичным предварительным смешиванием (PPCI) пытается достичь той же цели, что и использование двойного топлива в RCCI, но для этого путем точного расслоения одного топлива.Этот контроль зажигания может быть довольно сложным по сравнению с RCCI, поскольку он зависит от постоянно меняющихся местных характеристик смешивания топлива и воздуха, а не от положительного добавления топлива с высокой реактивностью в определенное время. Преимущество состоит в том, что требуется только одно топливо и одна форсунка на цилиндр.

В каждом из случаев для RCCI и PPCI цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточное предварительное смешивание для того, чтобы уровни ТЧ были низкими, и работать в режиме обедненного или разбавленного сгорания, чтобы поддерживать пиковые температуры сгорания ниже 2000K, избегая термического NO _x производство.Устойчивость этих новых подходов к горению и воспламенению является проблемой, к которой обращаются несколько исследовательских организаций по всему миру (Johansson et al., 2014; Sellnau et al., 2014).

Что ждет двигатели CI в будущем?

По состоянию на 2015 год двигатели CI занимают доминирующее положение на рынках коммерческих автомобилей и внедорожников. По мере того как во всем мире все больше нормативных требований применяется к выбросам парниковых газов и качеству воздуха, двигатели CI будут продолжать развиваться, чтобы соответствовать этим требованиям.Комбинация высокой плотности энергии жидкого топлива в сочетании с высокой удельной мощностью двигателей CI и очень низкой стоимостью производства будет по-прежнему делать двигатели CI популярным решением для двигательной и стационарной выработки энергии. В этой области продолжаются захватывающие исследования по повышению эффективности, сокращению выбросов, совершенствованию технологии очистки выхлопных газов, и был достигнут огромный прогресс. Однако необходим еще больший прогресс, поскольку население мира превышает 7 миллиардов человек, а спрос на электроэнергию в развивающихся странах стремительно растет.То, как мы решаем транспортные и энергетические проблемы в следующие несколько десятилетий, задаст тон нашей способности как общества поддерживать как пригодную для жилья среду, так и уровень жизни, приемлемый для постоянно растущего населения во всем мире.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Представленная рукопись была создана UChicago Argonne, LLC, оператором Аргоннской национальной лаборатории («Аргонн»).Аргонн, лаборатория Управления науки Министерства энергетики США, работает в соответствии с Контрактом № DE-AC02-06Ch21357. Правительство США сохраняет для себя и других лиц, действующих от его имени, оплаченную неисключительную, безотзывную всемирную лицензию, указанную в указанной статье, на воспроизведение, подготовку производных работ, распространение копий среди публики, а также публичное исполнение и публичное отображение, посредством или от имени правительства. Это не влияет на права других лиц на повторную публикацию и распространение на условиях CC-BY (www.creativecommons.org). Автор хотел бы выразить признательность за финансовую поддержку Управлению автомобильных технологий Министерства энергетики США, Программа усовершенствованного сгорания двигателей, управляемая г-ном Гурпритом Сингхом.

Список литературы

Атола, Х., Ларми, М., Сарджоваара, Т., и Микконен, С. (2008). Гидроочищенное растительное масло (HVO) в качестве возобновляемого дизельного топлива: компромисс между NOx, выбросами твердых частиц и расходом топлива в двигателе большой мощности . Технический документ SAE 2008-01-2500.Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Агарвал, А. К. (2004). Разработка и характеристика биодизеля из непищевых растительных масел индийского происхождения . SAE 2004-28-0079. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Курран, С., Хансон, Р., Вагнер, Р., и Райтц, Р. (2013). Картирование КПД и выбросов RCCI в двигателе малой мощности .Технический документ SAE 2013-01-0289. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Frashure, D., Kramlich, J., and Mescher, A. (2009). Технико-экономический анализ промышленной добычи масла из водорослей . Технический документ SAE 2009-01-3235. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Гилл П., Смит Дж. И Зиурис Э. (1954). Основы двигателей внутреннего сгорания , 4-е изд.Аннаполис, доктор медицины: Военно-морской институт США.

Google Scholar

Хейслер, Х. (1999). Технология автомобилей и двигателей , 2-е изд. Варрендейл, Пенсильвания: SAE International.

Google Scholar

Хейвуд, Дж. (1988). Основы двигателя внутреннего сгорания . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Inc.

Google Scholar

Калгатги, Г. Т., Рисберг, П., и Ангстрем, Х. Э. (2007). Частично предварительно смешанное самовоспламенение бензина для достижения низкого уровня дыма и низкого уровня выбросов NOx при высокой нагрузке в двигателе с воспламенением от сжатия и сравнение с дизельным топливом .