Дизельный это двигатель: Дизельный двигатель — это… Что такое Дизельный двигатель?
Дизельный двигатель — это… Что такое Дизельный двигатель?

Ди́зельный дви́гатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха.[1]

Спектр топлива для дизелей весьма широк, сюда включаются все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения — рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизель может с определённым успехом работать и на сырой нефти.

Компрессионные карбюраторные двигатели не относят к дизельным двигателям, так как в «дизелях» происходит сжатие чистого воздуха, а не топливо-воздушной смеси. Топливо впрыскивается в конце такта сжатия.[2][3].

Содержание

История

В 1824 году Сади Карно формулирует идею цикла Карно, утверждая, что в максимально экономичной тепловой машине нагревать рабочее тело до температуры горения топлива необходимо «изменением объема», то есть быстрым сжатием. В 1890 году Рудольф Дизель предложил свой способ практической реализации этого принципа. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1892 года (в США в 1895 году[2]), в 1893 году выпустил брошюру. Ещё несколько вариантов конструкции были им запатентованы позднее.[3] После нескольких неудач первый практически применимый образец, названый Дизель-мотором, был построен Дизелем к началу 1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан. Дизель активно занялся продажей лицензий на новый двигатель. Несмотря на высокий КПД и удобство эксплуатации по сравнению с паровой машиной практическое применение такого двигателя было ограниченным: он уступал паровым машинам того времени по размерам и весу.

Первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или лёгких нефтепродуктах. Интересно, что первоначально в качестве идеального топлива он предлагал каменноугольную пыль. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также возникали большие проблемы с подачей пыли в цилиндры.

Инженер Экройд Стюарт (англ.)русск. ранее высказывал похожие идеи и в 1886 году построил действующий двигатель (см. полудизель). Он предложил двигатель, в котором воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а затем нагнетался (в конце такта сжатия) в ёмкость, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя ёмкость нагревалась лампой снаружи, и после запуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода тепла снаружи. Экройд Стюарт не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, то есть он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность.

Независимо от Дизеля в 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге инженером Густавом Тринклером был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления», то есть дизельный двигатель в его современном виде с форкамерой, который назвали «Тринклер-мотором». При сопоставлении Дизель-мотора и Тринклер-мотора русская конструкция, появившаяся на полтора года позднее немецкой и испытанная на год позднее, оказалась гораздо более удачной в плане практического использования. Именно Тринклер-мотор был первым двигателем с воспламенением от сжатия, работавшим на сырой нефти. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным увеличение скорости вращения. Российская конструкция оказалась проще, надёжнее и перспективнее немецкой.[4] Однако под давлением Нобелей и других обладателей лицензий Дизеля работы над двигателем в 1902 году были прекращены.

В 1898 г. Эммануэль Нобель приобрёл лицензию на двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля. С 1899 г. Механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизелей. В Петербурге Тринклер приспособил двигатель для работы на сырой нефти вместо керосина. В 1900 г на Всемирной выставке в Париже двигатель Дизеля получил Гран-при, чему способствовало известие, что завод Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, работавших на сырой нефти. Этот двигатель получил в Европе название «русский дизель».[5] Выдающийся русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции — с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой (В. Т. Цветков, «Двигатели внутреннего сгорания», МАШГИЗ, 1954 г.).

В настоящее время для обозначения ДВС с воспламенением от сжатия используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», так как теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей этого типа. В дальнейшем около 20—30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива с воздушными компрессорами не позволяли применять дизели в высокооборотных агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работы системы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизелей на автотранспорте.

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Он же создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Востребованный в таком виде высокооборотный дизель стал пользоваться всё большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу карбюраторных двигателей (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях: с 50-х — 60-х годов XX века дизель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на топливо на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.

В дальнейшие годы происходит рост популярности дизельных двигателей для легковых и грузовых автомобилей, не только из-за экономичности и долговечности дизеля, но также из-за меньшей токсичности выбросов в атмосферу. Все ведущие европейские производители автомобилей в настоящее время имеют модели с дизельным двигателем.

Дизельные двигатели применяются также на железной дороге. Локомотивы, использующие дизельный двигатель — тепловозы — являются основным видом локомотивов на неэлектрифицированных участках, дополняя электровозы за счёт автономности. Тепловозы перевозят до 40 % грузов и пассажиров в России, они выполняют 98 % маневровой работы[источник не указан 995 дней]. Существуют также одиночные автомотрисы, дрезины и мотовозы, которые повсеместно используются на электрифицированных и неэлектрифицированных участках для обслуживания и ремонта пути и объектов инфраструктуры. Иногда автомотрисы и небольшие дизель-поезда называют рельсовыми автобусами.

Принцип работы

Четырёхтактный цикл

Работа четырёхтактного дизельного двигателя.

  • 1-й такт. Впуск. Соответствует 0° — 180° поворота коленвала. Через открытый ~от 345—355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190—210° клапан закрывается. По крайней мере до 10-15° поворота коленвала одновременно открыт выхлопной клапан, время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов.
  • 2-й такт. Сжатие. Соответствует 180° — 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух в 16(в тихоходных)-25(в быстроходных) раз.
  • 3-й такт. Рабочий ход, расширение. Соответствует 360° — 540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парáх, наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном дизеле — величина постоянная и изменению в процессе работы не подлежит. Сгорание топлива в дизеле происходит, таким образом, длительно, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки. Вследствие этого рабочий процесс протекает при относительно постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Из этого следуют два важнейшие вывода.
    • 1. Процесс горения в дизеле длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода.
    • 2. Соотношение топливо/воздух в цилиндре дизеля может существенно отличаться от стехиометрического, причем очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объема камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей — «тепловоз „даёт“ медведя».).
  • 4-й такт. Выпуск. Соответствует 540° — 720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, через открытый на 520—530° выхлопной клапан поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра.

Далее цикл повторяется.

В зависимости от конструкции камеры сгорания, существует несколько типов дизельных двигателей:

  • Дизель с неразделённой камерой: камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство — минимальный расход топлива. Недостаток — повышенный шум («жесткая работа»), особенно на холостом ходу. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка. Например, в системе Common Rail для снижения жёсткости работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск.
  • Дизель с разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизелей такая камера (она называется вихревой либо предкамерой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в оную камеру, интенсивно завихрялся. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемого топлива с воздухом и более полному сгоранию топлива. Такая схема долго считалась оптимальной для легких дизелей и широко использовалась на легковых автомобилях. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких дизелей двигателями с нераздельной камерой и с системами подачи топлива Common Rail.

Двухтактный цикл

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя

Продувка двухтактного дизельного двигателя: внизу — продувочные окна, выпускной клапан верху открыт

Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, в дизеле возможно использование двухтактного цикла.

При рабочем ходе поршень идёт вниз, открывая выпускные окна в стенке цилиндра, через них выходят выхлопные газы, одновременно или несколько позднее открываются и впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка, совмещающая такты впуска и выпуска. Когда поршень поднимается, все окна закрываются. С момента закрытия впускных окон начинается сжатие. Чуть не достигая ВМТ, из форсунки распыляется и загорается топливо. Происходит расширение — поршень идёт вниз и снова открывает все окна и т. д.

Продувка является врожденным слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнением с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счет его укорочения. В четырёхтактном цикле на те же процессы отводится половина цикла. Полностью разделить выхлоп и свежий воздушный заряд тоже невозможно, поэтому часть воздуха теряется, выходя прямо в выхлопную трубу. Если же смену тактов обеспечивает один и тот же поршень, возникает проблема, связанная с симметрией открывания и закрывания окон. Для лучшего газообмена выгоднее иметь опережение открытия и закрытия выхлопных окон. Тогда выхлоп, начинаясь ранее, обеспечит снижение давления остаточных газов в цилиндре к началу продувки. При закрытых ранее выхлопных окнах и открытых — еще — впускных осуществляется дозарядка цилиндра воздухом, и, если воздуходувка обеспечивает избыточное давление, становится возможным осуществление наддува.

Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой или оконной. Если отработавшие газы выпускаются через клапан в головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха, продувка называется клапанно-щелевой. Существуют двигатели, где в каждом цилиндре находятся два встречно двигающихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Корейво: дизели этой системы семейства Д100 использовались на тепловозах ТЭ3, ТЭ10, танковых двигателях 4ТПД, 5ТД(Ф) (Т-64), 6ТД (Т-80УД), 6ТД-2 (Т-84), в авиации — на бомбардировщиках Junkers (Jumo 204, Jumo 205).

В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки двухтактный дизель мощнее такого же по объёму четырёхтактного максимум в 1,6—1,7 раз.

В настоящее время тихоходные двухтактные дизели весьма широко применяются на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. Ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается выгодным при невозможности повысить частоту вращения, кроме того, двухтактный дизель технически проще реверсировать; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100 000 л.с.

В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные дизели строят только с неразделёнными камерами сгорания.

Варианты конструкции

Крейцкопфный (слева) и тронковый (справа) двигатели. Номером 10 обозначен крейцкопф.

Для средних и тяжелых двухтактных дизельных двигателей характерно применение составных поршней, в которых используется стальная головка и дюралевая юбка. Основной целью данного усложнения конструкции является снижение общей массы поршня при сохранении максимально возможной жаростойкости донышка. Очень часто используются конструкции с масляным жидкостным охлаждением.

В отдельную группу выделяются четырехтактные двигатели, содержащие в конструкции крейцкопф. В крейцкопфных двигателях шатун присоединяется к крейцкопфу — ползуну, соединенному с поршнем штоком (скалкой). Крейцкопф работает по своей направляющей — крейцу, без воздействия повышенных температур, полностью ликвидируя воздействие боковых сил на поршень. Данная конструкция характерна для крупных длинноходных судовых двигателей, часто — двойного действия, ход поршня в них может достигать 3 метров; тронковые поршни таких размеров были бы перетяжеленными, тронки с такой площадью трения существенно снизили бы механический КПД дизеля.

Реверсивные двигатели

Большинство ДВС рассчитаны на вращение только в одну сторону; если требуется получить на выходе вращение в разные стороны, то используют передачу заднего хода в коробке перемены передач или отдельный реверс-редуктор. Электрическая передача также позволяет менять направление вращения на выходе.

Однако на судах с жёстким соединением двигателя с гребным винтом фиксированного шага приходится применять реверсивные двигатели, чтобы иметь возможность двигаться задним ходом. Для этого нужно изменять фазы открытия клапанов и впрыска топлива. Обычно распределительные валы снабжаются двойным количеством кулачков; при остановленном двигателе специальное устройство приподнимает толкатели клапанов, что даёт возможность передвинуть распредвалы в новое положение. Встречаются также конструкции с реверсивным приводом распределительного вала — здесь при изменении направления вращения коленчатого вала сохраняется направление вращения распределительного вала. Двухтактные двигатели с контурной продувкой, когда газораспределение осуществляется поршнем, не нуждаются в специальных реверсивных устройствах (однако в них всё же требуется корректировка момента впрыска топлива).

Реверсивные двигатели также применялись на ранних тепловозах с жёстким соединением вала двигателя с колёсами.

Преимущества и недостатки

Проблемы с содержанием статьиПроверить информацию.

Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения.

Проблемы с содержанием статьиВозможно, эта статья содержит оригинальное исследование.

Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление.
Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения.

Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40-45 %, некоторые малооборотные крупные дизели — свыше 50 % (например, MAN S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт*ч, достигая эффективности 54,4 %).[6] Дизельный двигатель из-за особенностей рабочего процесса не предъявляет жестких требований к испаряемости топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла.

Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — топливо не успевает догореть в цилиндрах, для возгорания требуется время инициации. Высокая механическая напряженость дизеля вынуждает использовать более массивные и более дорогие детали, что утяжеляет двигатель. Это снижает удельную мощность двигателя, что послужило причиной малого распространения дизелей в авиации (только некоторые бомбардировщики Junkers, а также советский тяжёлый бомбардировщик Пе-8 и Ер-2, оснащавшиеся авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальных эксплуатационных режимах топливо в дизеле не догорает, приводя к выбросу облаков сажи.

Сгорание впрыскиваемого в цилиндр дизеля топлива происходит по мере впрыска. Потому дизель выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине и ввиду более высокой экономичности в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями[источник не указан 196 дней]. Например, в России в 2007 году почти все грузовики и автобусы были оснащены дизельными двигателями (окончательный переход этого сегмента автотранспорта с бензиновых двигателей на дизели планировалось завершить к 2009 году)[7]. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя, а более высокий теоретический КПД (см. Цикл Карно) даёт более высокую топливную эффективность.

По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах — это углеводороды (НС или СН) , оксиды (окислы) азота (NOх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в России дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется система зажигания. Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого применения дизелей на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за утечек топлива. Меньшая пожароопасность дизельного двигателя в боевых условиях является мифом, поскольку при пробитии брони снаряд или его осколки имеют температуру, сильно превышающую температуру вспышки паров дизельного топлива и так же способны достаточно легко поджечь вытекшее горючее. Детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта[источник не указан 400 дней], в частности, у танков Т-34 она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса[источник не указан 400 дней]. С другой стороны, дизельный двигатель в танкостроении уступает карбюраторному в плане удельной мощности, а потому в ряде случаев (высокая мощность при малом объёме моторного отделения) более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата (хотя это характерно для слишком уж лёгких боевых единиц).

Конечно, существуют и недостатки, среди которых — характерный стук дизельного двигателя при его работе. Однако, они замечаются в основном владельцами автомобилей с дизельными двигателями, а для стороннего человека практически незаметны.

Явными недостатками дизельных двигателей являются необходимость использования стартёра большой мощности, помутнение и застывание (запарафинивание) летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность и более высокая цена в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются прецизиоными устройствами. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным и высоким крутящим моментом в своём рабочем объёме. Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени двигателям бензиновым. На классических дизелях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов, работающих при температуре отработавших газов свыше 300 °C, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой системы Common rail. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электронно-управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что, по сложности современный — и экологически такой же чистый, как и бензиновый — дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров (сложности) и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар (приблизительно эквивалентно «атмосфер»), то в новейших системах «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра» (DPF — фильтр твёрдых частиц). «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остается в «сажевом фильтре», поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим «очистки сажевого фильтра» путём так называемой «постинжекции», то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи. Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизель-моторов стало наличие турбонагнетателя, а в последние годы — и «интеркулера» — устройства, охлаждающего воздух после сжатия турбонагнетателем — чтобы после охлаждения получить большую массу воздуха (кислорода) в камере сгорания при прежней пропускной способности коллекторов, а Нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизель-моторов, так как позволяет пропустить за рабочий цикл большее количество воздуха через цилиндры.

В своей основе конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако, аналогичные детали у дизеля тяжелее и более устойчивы к высоким давлениям сжатия, имеющим место у дизеля, в частности, хон на поверхности зеркала цилиндра более грубый, но твёрдость стенок блока цилиндров выше. Головки поршней, однако, специально разработаны под особенности сгорания в дизельных двигателях и почти всегда рассчитаны на повышенную степень сжатия. Кроме того, головки поршней в дизельном двигателе находятся выше (для автомобильного дизеля) верхней плоскости блока цилиндров. В некоторых случаях — в устаревших дизелях — головки поршней содержат в себе камеру сгорания («прямой впрыск»).

Сферы применения

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

Мифы о дизельных двигателях

Цех судовых дизелей завода «Даймлер-Бенц» в Штутгарте

Дизельный двигатель с турбонаддувом

  • Дизельный двигатель слишком медленный.

Современные дизельные двигатели с системой турбонаддува гораздо эффективнее своих предшественников, а иногда и превосходят своих бензиновых атмосферных (без турбонаддува) собратьев с таким же объёмом. Об этом говорит дизельный прототип Audi R10, выигравший 24-х часовую гонку в Ле-Мане, и новые двигатели BMW, которые не уступают по мощности атмосферным (без турбонаддува) бензиновым и при этом обладают огромным крутящим моментом.

  • Дизельный двигатель слишком громко работает.

Громкая работа двигателя свидетельствует о неправильной эксплуатации и возможных неисправностях. На самом деле некоторые старые дизели с непосредственным впрыском действительно отличаются весьма жёсткой работой. С появлением аккумуляторных топливных систем высокого давления («Common-rail») у дизельных двигателей удалось значительно снизить шум, прежде всего за счёт разделения одного импульса впрыска на несколько (типично — от 2-х до 5-ти импульсов).

  • Дизельный двигатель гораздо экономичнее.

Основная экономичность обусловлена более высоким КПД дизельного двигателя. В среднем современный дизель расходует топлива до 30 % меньше[8]. Срок службы дизельного двигателя больше бензинового и может достигать 400—600 тысяч километров. Запчасти для дизельных двигателей несколько дороже, стоимость ремонта так же выше, особенно топливной аппаратуры. По вышеперечисленным причинам, затраты на эксплуатацию дизельного двигателя несколько меньше, чем у бензинового. Экономия по сравнению с бензиновыми моторами возрастает пропорционально мощности, чем определяется популярность использования дизельных двигателей в коммерческом транспорте и большегрузной технике.

  • Дизельный двигатель нельзя переоборудовать под использование в качестве топлива более дешёвого газа.

С первых моментов построения дизелей строилось и строится огромное количество их, рассчитанных для работы на газе разного состава. Способов перевода дизелей на газ, в основном, два. Первый способ заключается в том, что в цилиндры подаётся обеднённая газо-воздушная смесь, сжимается и поджигается небольшой запальной струёй дизельного топлива. Двигатель, работающий таким способом, называется газодизельным. Второй способ заключается в конвертации дизеля со снижением степени сжатия, установкой системы зажигания и, фактически, с построением вместо дизеля газового двигателя на его основе.

Рекордсмены

Самый большой/мощный дизельный двигатель

Судовой, 14 цилиндровый — Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, созданный финской компанией Wärtsilä в 2002 году, для установки на крупные морские контейнеровозы и танкеры, является самым большим дизелем в мире[9].

Конфигурация — 14 цилиндров в ряд

Рабочий объём — 25 480 литров

Диаметр цилиндра — 960 мм

Ход поршня — 2500 мм

Среднее эффективное давление — 1,96 МПа (19,2 кгс/см²)

Мощность — 108 920 л.с. при 102 об/мин. (отдача с литра 4,3 л.с.)

Крутящий момент — 7 571 221 Н·м

Расход топлива — 13 724 литров в час

Сухая масса — 2300 тонн

Габариты — длина 27 метров, высота 13 метров

Самый большой дизельный двигатель для грузового автомобиля[источник не указан 1275 дней]

MTU 20V400 предназначен, для установки на карьерный самосвал БелАЗ-7561.

Мощность — 3807 л.с. при 1800 об/мин. (Удельный расход топлива при номинальной мощности 198 г/кВт*ч)

Крутящий момент — 15728 Н·м

Самый большой/мощный серийный дизельный двигатель для серийного легкового автомобиля[источник не указан 1275 дней]

Audi 6.0 V12 TDI с 2008 года устанавливается на автомобиль Audi Q7.

Конфигурация — 12 цилиндров V-образно, угол развала 60 градусов.

Рабочий объём — 5934 см³

Диаметр цилиндра — 83 мм

Ход поршня — 91,4 мм

Степень сжатия — 16

Мощность — 500 л.с. при 3750 об/мин. (отдача с литра — 84,3 л.с.)

Крутящий момент — 1000 Нм в диапазоне 1750-3250 об/мин.

См. также

Примечания

Ссылки

Дизельный двигатель

Статья опубликована 26.06.2014 06:37
Последняя правка произведена 28.10.2015 17:14

Определение.

Дизельный двигатель – поршневой ДВС, работающий от дизельного топлива. Топливо возгорается от сильного сжатия воздуха в цилиндре.

История.

В 1890 году Рудольф Дизель предположил, что если увеличить давление в цилиндрах, то эффективность работы двигателя заметно увеличится (теория «экономичного термического двигателя»). Свои замыслы ему удалось реализовать после получения патента на свое изобретение 23 февраля 1893 года. Первая рабочая модель двигателя была собрана только в начале 1897 года, а 28 января она успешно прошла все тестирования и испытания.

Патент на изобретение Дизеля

Патент на изобретение Дизеля

Патент, который получил Рудольф Дизель 23 февраля 1893 года на свое изобретение.

В качестве топлива Рудольф Дизель предполагал использовать каменноугольную пыль, однако проведенные опыты показали, что она совершенно не подходит на эту роль из-за высоких абразивных свойств. Зола, полученная при сгорании пыли, изнашивает двигатель и выводит его из рабочего состояния. Помимо того, неосуществимой оказалась подача пыли в цилиндры двигателя. Однако, несмотря на эти неудачи, стало возможным использование тяжелых фракций нефти в качестве топлива. Хотя Рудольф Дизель первым запатентовал использование в качестве системы зажигания сжатие воздуха, однако и до него существовали люди, высказывавшие подобные идеи. Таким был и Экройд Стюард, но по непонятным причинам он не смог получить патент.

Идея Экройда Стюарда заключалась в использовании сжатого воздуха для поджигания, впрыскиваемого в емкость, топлива. Чтобы запустить двигатель, необходимо было нагреть емкость лампой, но после запуска, работа двигателя поддерживалась без дальнейшего подвода тепла. Главное упущение теории Стюарта в том, что он даже не учитывал преимущества работы от высокой степени сжатия. Перед собой он ставил задачу исключения из двигателя свечей зажигания. Вот почему в нынешнее время всем хорошо известны «дизельные двигатели«, «дизельное топливо», «двигатель Дизеля» и просто «дизель», а про Экройда Стюарда почти никто не знает.

Первые дизельные двигатели были крупногабаритными и тяжелыми, поэтому на протяжении почти 30 лет применялись исключительно в стационарных механизмах и силовых установках морских судов. Дорога в автомобилестроение была им закрыта также из-за того, что системы впрыска топлива того времени не были приспособлены к работе на высокооборотистых двигателях.

Стационарный одноцилиндровый дизельный двигатель

Стационарный одноцилиндровый дизельный двигатель

На фотографии один из первых дизельных двигателей. Он представлял собой громоздкую стационарную конструкцию с одним цилиндром.

В 20-е годы ХХ века немецким инженером Робертом Бошем был усовершенствован встроенный топливный насос высокого давления, который широко применяется и сегодня. Использование гидравлической системы в качестве нагнетателя и впрыскивателя топлива позволило избавиться от отдельного воздушного компрессора, а также увеличить крутящий момент двигателя. Но даже после этого дешевые и легкие двигатели с электрическим зажиганием лидировали среди легковых автомобилей, в то время как дизельные двигатели устанавливались только на общественный транспорт и грузовые машины.

«Дизель» в массы!

Переломным моментом в истории дизельных двигателей стали события 70-х годов. После резкого подорожания бензина, мировые производители малолитражных автомобилей заинтересовались в использовании дизельных двигателей.

О целесообразности использования дизельных двигателей заговорили и экологи. Выхлопы дизельного двигателя не такие токсичные и не загрязняют атмосферу.

Ж/Д транспорт и морские суда.

Помимо легковых автомобилей и грузовиков, дизельным двигателем оснащаются и локомотивы. «Дизель-поезда» незаменимы на неэлектрифицированных участках железных дорог благодаря своей автономности. Двухтактные дизельные двигатели с мощностью до 100.000 л.с. применяются на больших морских судах.

Принцип работы дизельного двигателя.

Четырехтактный цикл.

Принцип действия четырехтактного дизеля

Принцип действия четырехтактного дизеля

На первом такте работы двигателя происходит втягивание воздуха через открытый впускной клапан цилиндра. Поршень опускается.

На втором такте воздух нагревается при сильном (примерно в 17 раз) сжатии в цилиндре. Поршень поднимается.

Во время третьего такта поршень опускается, топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсун. Топливо равномерно перемешивается с воздухом и образует самовоспламеняющуюся смесь. Энергия, образующаяся при сгорании топлива, приводит поршень в движение.

Четвертый такт – завершающий. Поршень поднимается, и выхлопные газы выходят через выпускной клапан.

Дизельные двигатели различаются конструкцией камеры сгорания:

Неразделенная камера сгорания: камера сгорания располагается в поршне, а впрыск топлива происходит в надпоршневом пространстве. Основное преимущество конструкции в пониженном расходе топлива, однако приходится терпеть грохот и шум. В нынешнее время конструкторы уделяют много внимания на разрешение этой проблемы.

Разделенная камера сгорания: топливо поступает в отдельную камеру (которая называется вихревой). Преимущественно в конструкции дизельных двигателей есть соединение вихревой камеры с цилиндром при помощи специального канала. Воздух, попадая в эту камеру, закручивается, что способствует более интенсивному перемешиванию топлива с кислородом. Раньше такая система была популярной в автомобилестроении, но из-за своей неэкономичности постепенно вытесняется конструкцией с неразделенной камерой сгорания.

Двухтактный цикл.

Принцип действия двухтактного дизеля

Принцип действия двухтактного дизеля

Помимо 4-хтактного цикла существует также и двухтактный.

На начало первого такта цилиндр, наполненный воздухом, располагаются в нижней (мертвой) точке. При перемещении поршня вверх, происходит сжатие воздуха. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется. Благодаря расширению продуктов сгорания топлива, поршень совершает работу и опускается вниз. В нижней мертвой точке цилиндр продувается от продуктов сгорания и в него поступает чистый воздух. На этом цикл завершается.

Процесс вентиляции осуществляется за счет специальных продувочных окон, которые в зависимости от положения поршня то закрываются, то открываются. Данный тип продувки называется щелевым. Альтернативой ему является клапанно-щелевая продувка. Клапана в ней служат только для отвода отработавших газов, а окна для поступления чистого воздуха.

Так как в двухтактном цикле частота рабочего хода чаще в два раза, то можно предложить, что и мощность будет больше в два раза. Однако на практике такого не наблюдается. Максимальный прирост мощности по отношению к четырёхтактному 1.6-1.7 раз.

О правильной эксплуатации дизельного двигателя, а также о его ремонте можно почитать здесь.

Дизельные двигатели — устройство и принцип работы

Ежегодно растет количество транспортных средств, характерный звук работающего силового агрегата которых, выдает его тип. Именно дизельным двигателям будет посвящена эта публикация, в которой постараемся максимально описать их особенности, некоторые рабочие характеристики и отличия от бензиновых моторов.

Отличительные черты дизельных агрегатов, такие как: экономичность, высокие рабочие показатели и топливо, которое стоит дешевле, делают этот вид моторов сегодня еще востребование. Последние модели дизелей по уровню своей шумности и экологическим показателям практически не отличаются от своих бензиновых собратьев, разве что они более экономичны и долговечны.

Особенности конструкции

Конструктивно работающие на солярке моторы ничем не отличаются от бензиновых, и имеют те же детали. За исключением того, что клапанные элементы дизелей производятся более усиленными, иначе они не выдержат всей нагрузки. Для сравнения: степень сжатия дизельного силового агрегата 19-24 единицы, а это в два раза выше, нежели у бензинового. По этой причине дизель имеет немного большие габариты и массу.

Шумная работа этого силового агрегата обусловлена одной его особенностью. Дело в том, что самовоспламенение смеси внутри его цилиндров происходит только в момент возрастания давления. Благодаря этому допускается использование в моторе дешевого топлива (не путать с некачественным), и его работа на необогащенных смесях. За счет этого и достигается экономия. Поскольку агрегат работает на необогащенных смесях, соответственно, его вредные выбросы в атмосферу значительно снижены.

Единственными минусами дизелей принято считать их шумную работу, сопровождаемую вибрацией, проблемы с пуском в холода и меньшую мощность в литраже. Но, подобные недостатки прерогатива исключительно старых моторов, у современных дизелей (ввиду их конструктивных особенностей) эти проблемы исключены.

Дизеля с прямым впрыском

Есть несколько конструкций дизельных моторов, которые отличаются друг от друга строением камеры сгорания. Агрегаты, в которых камера сгорания нераздельна, а впрыск топлива осуществляется непосредственно в пространство над поршнем, называются двигателями с прямым впрыском. Роль камеры сгорания у них играет поршень.

Не так давно непосредственный впрыск применялся исключительно на низкооборотистых дизелях с повышенным рабочим объемом. Подобная мера связывалась только с проблемами при сгорании топлива, постоянной вибрацией и шумной работой.

Однако ситуация изменилась с появлением топливного насоса высокого давления, управляемого при помощи электроники, инновационной системы двухуровневого впрыска и решением проблемы неполного сгорания топлива. Подобные мероприятия позволили получить стабильную работу агрегата уже на 4500 об/мин, сделали его более экономичным и малошумным.

Дизеля с раздельной камерой

Сегодня этот тип дизельных силовых агрегатов широко распространен на легковых транспортных средствах. Топливо в таком моторе впрыскивается в отдельную камеру, а не в цилиндр. Широко распространена модель вихревой камеры, которая располагается у основания блока цилиндров и через специальный канал соединяется с цилиндром таким образом, чтобы воздух, сжимаясь, попадал в нее, и уже далее закручивался внутри наподобие вихря. Это способствует хорошему насыщению смеси и повышает ее самовоспламенение, которое происходит в вихревой камере и уже далее переходит в основную.

При такой конструкции мотора давление в его цилиндрах нарастает постепенно, в результате чего уровень шума агрегата значительно снижается, а обороты – повышаются. Практически на 90% дизельного транспорта установлены двигатели с вихревой камерой.

Топливная система дизелей

Пожалуй, эта система является важнейшей составной частью дизельного мотора, большей частью характеризующая его эффективность. Ее работа заключается в дозированной подаче топлива под определенным давлением и в определенное время. Повышенные требования к точности ее работы, и наличие высокого давления внутри системы делают этот узел дизельного агрегата дорогостоящим и сложным.

Состоит система топливоподачи из:

  1. Топливного насоса высокого давления (ТНВД), который обеспечивает подачу солярки к форсункам двигателя по строго заданному циклу, который зависит от работы агрегата и прикладываемых водителем усилий к педали акселератора. Многорежимный ТНВД объединяет в себе работу главного исполнительного устройства, функция которого заключается в обработке команд водителя, и автоматическую систему управления силовым агрегатом.

Управляя педалью акселератора, шофер не уменьшает либо увеличивает подачу рабочей смеси, а всего лишь задает соответствующий режим регуляторам, которые самостоятельно корректируют топливоподачу в зависимости от давления, количества оборотов, положении регуляторов подачи и т. д. Отметим, что большинство выпускаемых сегодня дизельных внедорожников комплектуются распределительным типом ТНВД.

Распределительные ТНВД являются в основном прерогативой дизельных моторов установленных на легковом автотранспорте. Они отличаются правильно отрегулированной топливоподачей и повышенным быстродействием, за счет чего достигается их стабильная работа на высоких оборотах. Однако подобный тип топливных насосов слишком требователен к качеству солярке и ее чистоте, поскольку она смазывает рабочие поверхности их деталей.

  1. Форсунки дизельного мотора являются не менее важным, чем ТНВД элементом системы топливоподачи, которые совместно с топливным насосом осуществляют бесперебойную дозированную подачу рабочей смеси в камеру сгорания. Давление в системе топливоподачи зависит от угла размещения форсунки, а форму топливному факелу, от которой зависит вся правильная последовательность самовоспламенения и сгорания топлива, придает распылитель. Встречается два вида форсунок: многодырчатые либо шрифтовые.

Работа форсунки в дизельном агрегате обусловлена слишком тяжелыми для нее условиями. Это связано с тем, что рабочее движение иглы распылителя в два раза меньше оборотов мотора, при этом распылитель форсунки подвергается постоянному воздействию высокой температуры и топливных взрывов при контакте с камерой сгорания. Соответственно, такой элемент должен быть изготовлен из прочных и теплостойких материалов.

  1. Топливный фильтр, хотя и является простейшим элементом в системе топливоподачи дизеля, все же его отсутствие не сможет обеспечить полноценную работу мотору. Его характеристики (уровень фильтрации и пропускной возможности) обязательно должны быть подобраны в соответствии с типом и показателями мощности силового агрегата. Помимо фильтрации солярки, фильтр еще играет роль отделителя воды. Для этого в его конструкции предусмотрен нижний слив закрытый пробкой. Зачастую на топливный фильтр устанавливается ручная помпа, которая необходима для откачки воздуха из системы.

Редко, но все же бывают топливные фильтры с электроподогревом, который в разы облегчает запуск агрегата в холодное время.

Особенности запуска дизельных моторов

Благодаря предпусковому подогреву возможен холодный запуск двигателя работающего на солярке. Действует предпусковой подогреватель так: внутри камер сгорания располагаются специальные электрические нагреватели – свечи накаливания. В момент включения зажигания эти элементы обеспечивают мгновенный прогрев камер сгорания, облегчая при этом процесс самовоспламенения рабочей смеси. Соответствующий индикатор в салоне сигнализирует о работе системы.

Как только индикатор погас – силовой агрегат прогрелся и готов к пуску. После запуска мотора на нагревательный элемент, в течение 15-20 сек, еще продолжает поступать электропитание. Это позволяет стабилизировать работу еще холодного двигателя. Отметим, что предпусковой подогреватель способен обеспечить свободный пуск мотору (при условии его полной исправности и наличии соответствующего дизтоплива) при температуре до -30 градусов.

Турбированный дизель

Эффективно увеличить мощность дизельного двигателя возможно только с применением турбонаддува. Благодаря ему в цилиндры дизеля при помощи насоса подается больше воздуха, в результате чего возрастает подача смеси, улучшается ее горение и увеличивается мощность мотора. Поскольку выхлопные газы дизельного двигателя имеют большее в 1,5-2 раза давление в отличие от бензиновых агрегатов, их турбокомпрессор работает эффективнее даже на малых оборотах, что позволяет турбированному дизелю избежать провалов в работе (так называемых «турбоям»).

Однако турбодизель не лишен и недостатков, которые в основном заключаются в несовершенстве конструкции турбокомпрессора. Его рабочий ресурс редко превышает пробег в 150 тыс. км, что гораздо меньше ресурса самого агрегата.

Преимущества использования системы Common-Rail

Благодаря системе электронного управления топливоподачей предусмотрен впрыск солярки двумя последовательными дозами в камеру сгорания. Вначале подается небольшая порция, необходимая для разогрева камеры, а после нее – уже основная. Подобная система дозировки топлива очень важна для дизельных силовых агрегатов, поскольку она обеспечивает плавный рост давления внутри камер сгорания, которое обусловлено меньшей шумностью мотора и его стабильной работой.

Применение системы Common-Rail позволяет сократить потребление топлива на 20%, при этом на 25% повысить крутящий момент коленвала при работе двигателя на низких оборотах. 

Видео покажет устройство и принцип работы дизельного двигателя:

Видео расскажет о эксплуатации современных дизельных двигателей:

Области применения дизельных двигателей

Использование дизельных двигателей

После изобретения Рудольфом Дизелем, его двигатель, претерпев некоторые изменения в течении ста лет, стал самым востребованным и практичным в использовании в разных областях деятельности. Главной его особенностью стала высокая эффективность и экономичность.

Сегодня дизельный двигатель используют:

  • на стационарных силовых агрегатах;

  • на грузовых и легковых машинах;

  • на тяжелых грузовиках;

  • на сельхоз/спец/строительной технике;

  • на тепловозах и судах.

Дизели могут иметь рядную и V-образную структуру. Без проблем работают с системой наддува воздуха.

Основные параметры

При эксплуатации двигателя, важны следующие параметры:

  • мощность двигателя;

  • удельная мощность;

  • экономичная, и в тоже время надежная эксплуатация;

  • практичная компоновка в силовом отсеке;

  • комфорт и совместимость с окружающей средой.

От того, в какой области деятельности применяется дизель, будет меняться его внутренняя конструкция.

Применение дизельного двигателя

  1. Стационарные силовые агрегаты

    Рабочие обороты, в стационарных агрегатах как правило фиксированные, поэтому двигатель и система питания должны работать вместе в постоянном режиме. В зависимости от интенсивности нагрузки, подача топлива контролируется регулятором частоты вращения коленчатого вала, для поддержания заданных оборотов. На стационарных силовых агрегатах чаще всего используют аппаратуру впрыска с

История создания дизельного двигателя. Часть вторая. Первые дизельные двигатели

Категория: Полезная информация.

В первой части нашего повествования мы познакомились с Рудольфом Дизелем – немецким инженером, который придумал использовать смесь горючего и сильно сжатого воздуха для воспламенения топливной смеси в двигателе. И вот, вооружившись расчетами, патентом на разработку и контрактами владельцев заводов-пароходов, Дизель приступает к созданию  «нового, эффективного теплового двигателя».

dd

Эксперименты Дизеля

Три неудачных попытки предшествуют рождению прообраза современного мотора. Первая попытка – двигатель, работающий на угольной пыли – перегорает почти мгновенно. Дизель меняет пыль на керосин, придумывает систему охлаждения стенок мотора водой и наконец добивается сколь-нибудь устойчивых результатов. И четвертая попытка оказывается удачной – созданный в 1896 году двигатель развивает до 20 «лошадей» и выдает рекордных, по сравнению с паровыми агрегатами, 34% КПД.

Через год появляется созданный на заводе в Аугсбурге первый пригодный к использованию мотор системы Дизеля. Три метра в высоту и 20 «лошадей» — свои лавры Дизель получит чуть позже, когда агрегат прогремит на весь мир на выставке паровых машин в Мюнхене в 1898 году.

Другие имена

Параллельно с Дизелем разработку нового мотора вел русский инженер Густав Тринклер. Он представил свой двигатель с аналогичной системой высокого давления, «Тринклер-мотор», опоздав на год по сравнению с Дизелем и, несмотря на превосходство конкурента по части эффективности и технологического совершенства, успеха не получил. Дело в том, что крупнейшие корпорации и заводы к тому моменту за огромные деньги выкупили патенты на производство двигателей системы Дизеля – в их интересах было скрыть разработку Путиловского завода.

Что же касается технологической доработки мотора Дизеля, ею занялся в 1909 году инженер завода Benz&Cie Проспер Леранж. Он не только изобрел предкамеру двигателя, но и спроектировал форсунки с игольчатым клапаном и первые насос-форсунки.

Первый дизельный транспорт

Из-за огромных масс и размеров первых двигателей системы Дизеля, они могли использоваться только на морских судах и в тяжелой промышленности. Со временем дизельные двигатели стали устанавливать на подводные лодки. Лишь к началу 20-х годов ХХ века инженерам-конструкторам удалось уменьшить габариты дизельных двигателей до тех параметров, которые позволили использовать их на наземном транспорте.

Так, в 1923 году на выставке в Берлине был представлен первый грузовой автомобиль с мотором системы Дизеля. Им оказался выпущенный на заводе в Мангейме пятитонный грузовик Mercedes Benz 5K3. Двигатель, установленный в грузовике, имел предкамеру объемом почти 9 литров и развивал от 45 до 50 л.с. при 1000 об./мин.

Benz 5K3 Diesel
Почти в то же самое время инженеры компании Daimler-Motoren-Gesellschaft сконструировали аналогичный по мощности атмосферный мотор, а компания MAN представила дизельный двигатель с системой непосредственного впрыска.
Что касается легковых автомобилей, то первой ласточкой по части дизельного двигателя стала модель 260D Mercedes Benz, представленная в 1936 году. Это первый в мире серийный легковой автомобиль с дизельным мотором.

mercedes 260d
Золотой век дизеля в США

Нужно сказать, что автовладельцы США ХХ века по достоинству оценили изобретение Дизеля лишь к концу 70-х годов, и связано это было с экономическими причинами. Нефтяной кризис и резкое подорожание топлива в этот период вынудило американцев массово скупать Peugeot, Mercedes Benz, Isuzu, Volkswagen, Audi, Volvo и Datsun – и все с дизельными моторами. Существенно выросли и продажи производителя собственных дизельных автомобилей в Америке, концерна General Motors.

Однако к середине 80-х с урегулированием цен на бензин, приоритеты американцев снова повернулись в сторону бензиновых автомобилей. Вскоре Дженерал Моторс прекратил выпуск собственных дизельных автомобилей.

 Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог.

Перейти в каталог

12 преимуществ дизельного двигателя — ЗА БАРАНКОЙ

Почему дизельный мотор лучше: Сравнение дизельных двигателей с бензиновыми

Задумывались ли вы почему экономные Европейцы чаще всего приобретают дизельные автомобили? Ведь уровень жизни и доходы населения в Европе позволяет людям не задумываться о топливе. Но несмотря на благосостояние, население Европы все равно чаще покупает автомобили с дизельными моторами. И причина здесь не только в экономии топлива. Европейцы из-за одной только экономии никогда бы не стали массово скупать дизельные автомобили. На самом деле популярность дизельных двигателей в Евросоюзе связана с рядом преимуществ, которые имеют дизельные транспортные средства по сравнению с их бензиновыми аналогами. Давайте узнаем какие-же, помимо экономии топлива, есть преимущества у дизельных двигателей.

 

1. Дизельные двигатели более экономичные

Как уже известно самое главное и существенное преимущество любого дизельного мотора по сравнению с бензиновыми аналогами это значительно меньший расход топлива. Низкий расход дизельного мотора связан с особенностью преобразования дизельного топлива в энергию. Так, например, дизельный силовой агрегат более эффективно сжигает топливо, что позволяет ему получать от одного объема соженного топлива около 45-50 процентов энергии. Бензиновый же мотор получает приблизительно 30 процентов энергии. То есть 70 процентов бензина сгорает впустую!!!

 

Кроме того, дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия чем бензиновые. Так как на степень сжатия влияет время воспламенения топлива, то соответственно, чем выше степень сжатия, тем двигатель имеет больший КПД.

 

Это интересно: На чем мы будем ездить в будущем

 

Также современные дизельные моторы более эффективны из-за отсутствия дроссельной заслонки на впускном коллекторе, которая как правило используется в бензиновых автомобилях. Это позволяет дизелям избегать потери энергии связанной с всасыванием воздуха, который необходим для воспламенения топлива в бензиновых двигателях. 

 

2. Дизельные двигатели надежнее чем бензиновые

За последние более чем 50 лет дизельные моторы зарекомендовали себя надежнее чем их бензиновые конкуренты. Главной особенностью дизельного мотора является отсутствие в дизельной машине системы зажигания, работающей от высокого напряжения. В итоге в дизельной машине отсутствуют радиочастотные помехи от линии высокого напряжения, которые часто становятся виновниками проблем с электроникой автомобиля.

 

Также считается что большинство внутренних компонентов дизельного двигателя имеют более долгий срок службы. И это действительно так, поскольку из-за более высокой степени сжатия компоненты дизельного силового агрегата изначально более долговечны.

 

Именно поэтому в мире очень много дизельных автомобилей с пробегом около 1 млн. километров и немного бензиновых с таким же пробегом.

 

Есть правда один минус дизельных моторов, который раньше не давал покоя поклонникам мощных автомобилей. Дело в том, что у дизельных двигателей старых поколений на каждый литр объема мотора была очень маленькая мощность. Но к счастью инженеры решили эту проблему с появлением на рынке турбин. В итоге почти все современные дизельные моторы оснащаются турбинами, которые позволили им сравняться по мощности (а порой даже превзойти) с бензиновыми аналогами. В том числе с развитием технологий в современных дизелях удалось минимизировать практически все недостатки, которые преследовали дизельные моторы долгое время. 

 

3. Дизельный двигатель автоматически сжигает топливо

 

Еще одно главное преимущество дизельных моторов в том, что дизельные автомобили автоматически сжигают топливо, фактически не затрачивая энергии для этого. Напомним, что несмотря на то что дизельный двигатель использует четырехтактный цикл (впуск, сжатие, сгорание и выхлоп) сжигание дизельного топлива происходит самопроизвольно внутри двигателя от большой степени сжатия. В бензиновых моторах для сжигания топлива нужны свечи зажигания, которые постоянно находятся под высоким напряжением чтобы выдавать искру воспламеняющая бензин в камере сгорания. 

 

В итоге в дизельных двигателях нет необходимости в свечах зажигания, в высоковольтных проводах и т.п. В итоге затраты на содержания автомобиля значительно снижаются по сравнению с бензиновыми автомобилями, в которых нужно периодически менять свечи зажигания, высоковольтные провода и связанные с ними компоненты. 

 

4. Стоимость дизельного топлива сопоставима со стоимостью бензина или даже ниже

Несмотря на то что в нашей стране стоимость дизельного топлива находится на том же уровне, что и бензин, нужно отметить что во многих странах мира (в том числе и в странах Европы) стоимость дизельного топлива ниже, чем бензин. То есть помимо низкого расхода топлива владельцы дизельных автомобилей во многих странах тратят на топливо гораздо меньше чем владельцы бензиновых транспортных средств.

 

Смотрите также: Десять самых легких и простых автомобилей для обслуживания

 

Но даже с учетом того что в нашей стране солярка стоит также как бензин (или даже дороже) преимущество по эффективности дизельных автомобилей очевидно. Ведь запас хода на полном баке дизельного топлива намного больше чем в том же автомобиле оснащенном бензиновым силовым агрегатом. 

 

5. Более низкая стоимость владения

Кто-то может поспорить с этим преимуществом, так как в некоторых случаях стоимость технического обслуживания и ремонта дизельных автомобилей значительно превышает стоимость ТО бензиновых. И это действительно неоспоримый факт. Но в совокупности стоимость владения дизельным автомобилем значительно меньше бензинового аналога. Особенно на тех рынках где наблюдается повышенный спрос на дизельные машины. Дело в том, что в стоимости владения всегда нужно учитывать потерю рыночной стоимости автомобиля на подержанном рынке и естественный износ запчастей в процессе эксплуатации ТС. Как правило дизельные автомобили теряют в цене намного медленнее чем бензиновые аналоги. Также из-за более долговечных деталей двигателя дизельные автомобили имеют более долгий срок службы, что конечно позволяет тратить значительно меньше денег на ремонт автомобиля. 

 

Так что в долгосрочном периоде (от 5 лет и выше) владение дизельной машиной более выгодное чем бензиновой. Правда стоит отметить, что стоимость дизельных моделей как правило значительно выше бензиновых. Но если вы будете долго владеть автомобилем и будете проезжать 20 000-30 000 км в год, то эта переплата окупиться за счет экономии топлива. 

 

6. Дизельные автомобили более безопасные

На протяжении многих лет было доказано что дизельное топливо значительно безопаснее бензина по нескольким причинам. Во-первых, солярка меньше подвержена легкому воспламенению (возгоранию) по сравнению с бензином. Например, дизельное топливо как правило не воспламеняется при воздействии на него высокого источника тепла.

 

Смотрите также: Бензин или дизель: Что выгоднее

 

Во-вторых, дизельное топливо не выделяет опасных паров, как бензин. В итоге вероятность воспламенения паров, что может вызвать пожар автомобиля значительно ниже в дизельных транспортных средствах чем в бензиновых.

 

Все эти факторы делают дизельные автомобили намного безопаснее на дороге. Например, в случае ДТП. 

 

7. В выхлопе дизельного автомобиля меньше окиси углерода

Дизельные моторы производят гораздо меньше окиси углерода чем бензиновые аналоги. Это преимущество особо очевидно в неавтомобильных силовых установках, таких как например дизель-генераторах. Бензиновые установки более опасны так как из-за большой концентрации окиси углерода существует опасность для человека, который может отравиться угарными газами. Вот почему в подводных лодках, подземных шахтах всегда используются только дизельные силовые установки. Ведь при применении бензиновых силовых агрегатов существовала бы опасность для людей.

 

Тем не менее это не говорит о том, что вы можете безопасно находится долгое время в закрытом помещение при работающем дизельном автомобиле. Помните, что дизельный выхлоп все равно содержит окись углерода. Правда в гораздо меньших количествах чем производят бензиновые моторы.

 

Не забывайте про эффект накопления концентрации газов в закрытом помещение. Иначе существует опасность отравления угарными газами дизельного автомобиля. 

 

8. В дизельных двигателях турбина получает больше энергии

Мы живем в удивительное время, когда буквально на глазах в мире исчезают атмосферные двигатели. На их смену приходят турбо моторы, которые намного эффективней и мощней своих предшественников. Так что совсем скоро большинство автопроизводителей откажутся от обычных силовых агрегатов в пользу турбо технологий.

 

С самого начала появления турбин инженеры столкнулись с проблемой, связанной с питанием турбокомпрессора. Как правило крыльчатка турбины вращается за счет энергии получаемой от выхлопных газов автомобиля. Если же сравнивать бензиновые и дизельные автомобили, то турбины в дизельных моторах работают более эффективны, так как в дизельном автомобиле количество выхлопных газов гораздо больше. Именно поэтому турбокомпрессор дизельного мотора выдают максимальную мощность намного раньше бензиновых автомобилей. То есть уже на низких оборотах владельцы дизельных автомобилей начинают ощущать максимальную мощность и крутящий момент. 

 

9. Дизельные моторы без дополнительных модификаций могут работать на синтетическом топливе

Еще одно главное преимущество дизельных двигателей- это возможность работать на синтетическом топливе, без каких-либо существенных изменений в конструкции силового агрегата. Бензиновые же двигатели также могут работать на альтернативном топливе. Но для этого необходимы значительные изменения в конструкции силового агрегата. Иначе бензиновый двигатель работающий на альтернативном топливе быстро выйдет из строя. 

 

В настоящий момент мировая промышленность экспериментирует с биобутанолом, который отлично подходит в виде синтетического биотоплива для бензиновых автомобилей. Этот вид топлива возможно не будет причинять бензиновым автомобилям никого вреда без проведения каких-либо изменений в конструкции двигателя. 

 

Смотрите также: Развенчание мифов об альтернативных видах топлива

 

Но несмотря на это дизельные моторы уже сегодня могут работать без доработок на многих видах альтернативного топлива. Так что преимущество очевидно. 

 

10. Дизельные двигатели меньше нагреваются

Дизельные силовые агрегаты всегда работают на более низких температурах по сравнению со своими бензиновыми аналогами. Дело в том, что из-за более эффективного сжигания топлива дизельные моторы меньше вырабатывают тепла, получаемого при воспламенении топлива. Например, дизельный мотор использует примерно на 40 процентов меньше топлива, для того чтобы выработать ту же мощность, которую вырабатывает того же объема бензиновый двигатель. Именно поэтому дизельный мотор выделяет гораздо меньше тепла в результате воспламенения топлива.

 

Главная причина почему дизельному двигателю для производства энергии необходимо меньше топлива, это более высокая степень сжатия, а также особенность впрыска топлива в камеру сгорания.

 

В отличие от бензиновых двигателей в дизелях топливо не впрыскивается до тех пор, пока поршень не будет находится в верхней части такта сжатия.

 

Также из-за особенностей дизельного топлива которому требуется высокая степень сжатия для воспламенения, в дизельных моторах топливо меньше подвержено самопроизвольному воспламенению. 

 

11. Дизельные двигатели более долговечны

Когда дизельные двигатели впервые появились в автомобилях они быстро продемонстрировали удивительную особенность. Так по сравнению с бензиновыми, дизельные моторы имеют большой срок службы эксплуатации. Как мы уже сказали из-за особенностей работы дизельные моторы при проектировании и сборке требуют использования более крепких деталей. Также дизельное топливо имеет превосходные смазывающие свойства по сравнению с бензином. В итоге ресурс дизельных моторов как правило в два раза превышает бензиновые. Правда для того чтобы дизельный силовой агрегат прошел ровно в два раза больше бензинового аналога, необходимо соответствующее регулярное техническое обслуживание, которое как правило стоит дороже чем для бензиновых автомобилей. Но если вы собираетесь использовать дизельную машину долгое время, то переплата за ТО окупится большим ресурсом силового агрегата. 

 

12. В дизельных двигателях при низких оборотах крутящий момент больше чем в бензиновых

По сравнению с бензиновыми двигателями, дизели умеют производит гораздо больше крутящего момента на низких оборотах. Вот почему в грузовых автомобилях как правило используют дизельные моторы. Благодаря доступному максимальному крутящему моменту на низких оборотах автомобиля становится не только экономичным, но и способен на низких оборотах брать на себя большую нагрузку.

 

Из-за этого большинство сельскохозяйственной, строительной, коммунальной и т.п. техники как правило оснащаются дизельными моторами.

 

Бензиновые двигатели как правило имеют небольшой крутящий момент по сравнению с дизельными автомобилями. Правда бензиновые моторы имеют всегда больше мощность. Но современные технологии и использование в дизельных двигателях турбин позволило автопроизводителям фактически сравнять дизельные автомобили по мощности с бензиновыми конкурентами. В итоге в большинстве случаев современные дизельные автомобили стали более предпочтительнее чем бензиновые аналоги, даже для тех, кто любит мощные модели. 

Источник

Что такое дизельный автомобиль? Преимущества и недостатки дизеля
Авторы: Владимир Егоров, Андрей Далимаев
Источник: icarbio.ru [1]
9800 0

Что такое дизельный автомобиль?


Дизельный автотранспорт использует двигатель, у которого цикл сгорания не такой как у бензинового мотора.



Сравнение дизельного и бензинового двигателей


В бензиновом двигателе, топливо смешивается с воздухом, поступает в цилиндр и воспламеняется свечой зажигания. В дизельном же, воздух нагнетается в цилиндр и сжимается сначала без топлива. Эта компрессия нагревает воздух до такой высокой температуры, что, когда топливо затем впрыскивается в цилиндр, оно воспламеняется.


Используя более высокий уровень компрессии и более высокие температуры сгорания, дизели работают более энергоэффективно. В результате этого, автомобили с дизельным двигателем достигают лучшей экономии топлива, чем их бензиновые аналоги. Кроме того, в литре дизельного топлива примерно на 10 % больше энергии, чем в литре бензина. Эти два фактора помогают современным дизелям достичь примерно на 50 % лучшей топливной экономичности, чем у их бензиновых аналогов. В настоящее время на дизельные транспортные средства приходится почти половина всех продаж новых автомобилей в Европе, и небольшая, но растущая доля рынка в США. В России же в 2009 году доля рынка новых автомобилей занятого дизелем составила всего 5,6 % по данным агентства «Автостат».


Преимущества дизеля


  • Более высокая топливная экономичность (на 20-40 % больше, чем у бензиновых транспортных средств).
  • Дизельные двигатели служат дольше и получают более высокую стоимость при перепродаже.
  • Дизельные двигатели могут использовать в качестве топлива биодизель.
  • Дизель обеспечивает больший крутящий момент; отлично подходит для быстрого разгона и буксировки.
  • Запас хода на одном баке больше.


Недостатки дизеля


  • В России дизтопливо очень низкого качества.
  • Ассортимент моделей с дизельным двигателем невелик.
  • Дизтопливо доступно не на всех автозаправочных станциях.
  • Дизельные транспортные средства, как правило, дороже.
  • Выбросов выхлопных газов оксидов азота и твердых частиц, как правило, больше.
  • Рассматривая преимущества и недостатки дизеля, можно сделать вывод, что последние не являются существенными и могут быть преодолены.


Мечты о дизельном гибриде


«Toyota», «Ford», «Volkswagen», «Peugot» и «Citroën» производят концептуальные автомобили, которые комбинируют дизельный двигатель с гибридной системой. Дизель-гибрид «Citroën C-Metisse», представленный в 2006 году на автосалоне в Париже, изображен ниже. Объединение двух топливосберегающих технологий в одном транспортном средстве может дать феноменальный результат.



Дизель-гибрид «Citroën C-Metisse»


К сожалению, дополнительные затраты на комбинирование дизельного двигателя с гибридной системой обходятся ох как недешево. Большинство аналитиков предсказывают, что дизель-гибрид будет специализированным товаром.

Последнее обновление 21.09.2012
Опубликовано 14.09.2012

Читайте также

  • Зелёная волна

    Зелёная волна – согласованное переключение сигналов светофоров на смежных перекрёстках.

Сноски

  1. ↺ В статье использованы материалам сайта hybridcars. Перевод которых выполнил Андрей Далимаев. – Прим. icarbio.ru.

Комментарии

Дизельный двигатель

— Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Топливо, используемое для дизельных двигателей, см. В разделе Дизельное топливо.

Название дизель дано двигателю, изобретенному немцем Рудольфом Дизелем в конце 19 века. Это один из наиболее используемых видов двигателя внутреннего сгорания.

Большинству других двигателей нужна система, называемая системой зажигания, в которой используется электрическая искра, чтобы сжигать смесь топлива и воздуха и получать мощность.Другие типы систем зажигания используют сжатый воздух от внешнего источника, такого как воздушный компрессор. А дизеля нет. Он сжигает дизельное топливо (аналогично мазуту) за счет очень сильного сжатия или сжатия смеси. Крошечный кусочек топлива впрыскивается или нагнетается в цилиндры двигателя в нужный момент. Поскольку газы нагреваются при их сжатии, сжатие смеси воздуха и топлива вызывает взрыв смеси в цилиндре.

Дизельные двигатели очень хорошо используют топливо, которое они сжигают.Они также производят много крутящего момента (произносится как «торк») или крутящего момента. Двигатель с большим крутящим моментом сможет вращать свой вал, даже если это очень трудно сделать. Это делает дизельный двигатель хорошим выбором для тяжелой техники, такой как грузовые автомобили, поезда и строительные машины. У очень больших грузовиков на дороге есть дизельные двигатели. Так делают поезда локомотивов, если они не электрические или старые паровые.

Иногда даже крутящего момента дизельного двигателя недостаточно для запуска таких больших машин.Чтобы увеличить мощность, к большим дизелям часто присоединяют устройство, называемое турбокомпрессором. Турбокомпрессор — это тип турбины, который используется для очень быстрого перемещения воздуха. Реактивные двигатели также содержат турбину. В дизеле давление от выхлопа вращает турбокомпрессор на очень высокой скорости. Затем свежий воздух возвращается в двигатель. Поскольку двигатель работает за счет накачки воздуха, чем больше воздуха вы можете пропустить через него, тем больше будет мощность. Вот где помогает турбокомпрессор. Дизельный двигатель с турбонагнетателем называется турбодизель .Свистящий звук, который иногда слышен возле одного из этих двигателей, вызван турбокомпрессором, или, если коротко, «турбонаддувом».

Дизельный двигатель также может работать на рапсовом масле, приготовленном из старого растительного масла. Этот вид топлива называется биодизелем. При работе дизельного двигателя на биодизельном топливе запах выхлопных газов напоминает еду. Растительное масло как топливо не новая идея. Двигатель, который Рудольф Дизель использовал для демонстрации своей новой идеи, работал на рапсовом масле.

,

Как работают дизельные двигатели?

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь смотрели в изумлении, когда гигантский грузовик медленно ползет вверх по холму? Возможно нет! Такие вещи случаются каждый день. Но остановись и подумай
момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка
систематически поднял против подавляющей силы гравитации, используя
не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться
То, что ты видишь, довольно 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 они генерируют больше энергии,
более эффективно, работая немного по-другому. Давайте возьмем
пристальный взгляд!

Фото: дизельные двигатели (как в этом железнодорожном локомотиве) идеально подходят для тяги тяжелых поездов. Это великолепно сохранившийся (и отлично отполированный!) Британский железнодорожный класс 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey 1960 года.Вот картинка из
Дизельный двигатель Napier Deltic, который приводит его в действие.

Что такое дизельный двигатель?

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

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель — это тип внутреннего сгорания.
двигатель. Горение это еще одно слово для горения, и внутреннее
значит внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания просто тот, где
топливо сгорает внутри главной части двигателя (цилиндры)
где производится энергия.Это очень отличается от внешнего
двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром
локомотивы. В паровом двигателе есть большой пожар на одном конце
котел, который нагревает воду для приготовления пара. Пар стекает долго
трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает
поршень назад и вперед для перемещения колес. Это внешний
сгорание, потому что огонь находится за пределами цилиндра (действительно,
обычно 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо
горит внутри самих цилиндров.Отходы внутреннего сгорания
гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно течь откуда
он производится в цилиндр: все происходит одинаково
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 как от внутреннего сгорания, но в
немного по-другому.В бензиновом двигателе топливо и воздух
впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает)
смесь, что делает его взрывоопасным, и небольшая электрическая искра от
свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться,
генерируя энергию, которая толкает поршень вниз по цилиндру и
(через коленвал 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 проще.Во-первых, воздух допускается в
цилиндр и поршень сжимает его, но гораздо больше, чем в
бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь
сжатый примерно до десятой части своего первоначального объема. Но в дизеле
двигатель, воздух сжимается на что-нибудь от 14 до 25 раз. [1]
Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали
чем горячее в ваших руках, тем дольше вы его используете. Это потому что
сжатие газа генерирует тепло. Представьте себе, сколько тепла
генерируется путем нагнетания воздуха в 14–25 раз меньше пространства, чем обычно
занимает.Так много тепла, как это бывает, что воздух становится действительно
горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда и очень
горячее. Как только воздух сжат, туман топлива распыляется в
цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным
система впрыска топлива, которая работает немного как сложный аэрозоль
жестяная банка. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от того, сколько энергии
водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух настолько горячий, что
топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры
подключи.Этот контролируемый взрыв заставляет поршень вытолкнуть
цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение автомобиль или
который двигатель установлен. Когда поршень возвращается в
цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан
и процесс повторяется сотни или тысячи раз
минут!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели в два раза эффективнее бензиновых двигателей — около 40–45 процентов
эффективный в лучшем случае.[2]
Проще говоря, это означает, что вы можете пойти гораздо дальше на том же количестве топлива
(или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин
этот. Во-первых, они сжимают больше и работают при более высоких температурах.
Фундаментальная теория о том, как работают тепловые двигатели,
известный как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит
на высоких и низких температурах, между которыми он работает.
Дизельный двигатель с большим перепадом температур
(более высокая температура или самая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания с зажиганием делает
более простая конструкция, которая может легко сжать воздух намного больше — и
это делает топливо более горячим и более полным, высвобождая больше энергии.
Есть еще одна экономия эффективности
слишком. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам нужно
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 меньшей мощности. Другим 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, блокируя их
атомы вместе (другими словами, дизель
имеет более высокую плотность энергии, чем бензин).Дизель тоже лучше
смазка, чем бензин, так
дизельный двигатель будет естественно работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совсем разные. Вы будете знать это очень много, если вы
когда-либо слышал страшные истории людей, которые заправили свою машину или
грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель является
низкосортный, менее рафинированный продукт из нефти, полученный из более тяжелых
углеводороды (молекулы построены из большего количества углерода и водорода
атомов).Сырые дизельные двигатели, которым не хватает сложного впрыска топлива
Теоретически, системы могут работать практически на любом углеводородном топливе, поэтому
популярность биодизеля (вид биотоплива, сделанного, среди прочего,
вещи, отработанные растительные масла). Изобретатель дизельного двигателя,
Рудольф Дизель, успешно запустил свои ранние двигатели на арахисовом масле и
думал, что его двигатель сделает людям одолжение, освободив их от
зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованного
источники энергии. [3]
Если бы он только знал!

Фото: смазка будет путешествовать: Джошуа и Кайя Тикелл, пара
защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine) для производства биодизельного топлива для своего фургона (прикрепленного к передней части) с использованием отработанного растительного масла, выбрасываемого ресторанами быстрого питания.Топливо стоит внушительные $ 0,80 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, на сегодняшний день,
нашел во всем, от поездов и кранов до бульдозеров и
подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще,
более эффективный и более экономичный. Они также безопаснее, потому что дизельное топливо 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 больше
напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Поэтому
дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему долго
В то время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока
это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели, как правило, более
Прочный и прослужит 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 оксидов азота, окиси углерода,
углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.В теории, дизели более эффективны, поэтому они
следует использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и
внести меньший вклад в глобальное потепление.
На практике есть спор о том, действительно ли это так.
Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива
только немного ниже, чем у бензиновых двигателей,
хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили
по сравнению, дизели действительно выходят лучше.
Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили
очень загрязняющие.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный, «чистый» дизельный автомобиль
который соответствует нормам выбросов ЕВРО-6, производит в 10 раз больше азота
оксидное загрязнение как сопоставимый бензиновый автомобиль. [4]
Как насчет выбросов CO2?
По данным Британского общества автопроизводителей
и трейдеры: «Дизельные автомобили 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, стоят дороже, чем бензиновые двигатели, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и
длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор произошло значительное падение продаж
скандал с выбросами Volkswagen
в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше
загрязняют окружающую среду.

Нет сомнений, что дизельные двигатели будут продолжать работать на тяжелых транспортных средствах — грузовиках,
автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы зависят от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный импульс для того, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными
бензиновые автомобили, дизели могут оказаться выдавленными вообще. 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, дизель может остаться
претендент на меньшие транспортные средства в течение многих лет, особенно если их выбросы сажи
может быть правильно решена.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Произведение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, который он нарисовал в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится сверху. 2) «Плунжер» (как его называл дизель) крепится кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную частоту вращения двигателя (отключение подачи топлива, если двигатель работает слишком быстро, затем его включение, когда двигатель снова замедляется). Иллюстрации любезно предоставлены 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.

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

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Рошас (1815–1893) описывает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на эту 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: в возрасте 22 лет,
    Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру-холодильнику Карлу фону
    Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку
    о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель выясняет, как сделать улучшенное внутреннее сгорание
    двигатель использует более высокое давление и температуру, для чего не требуется свеча зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы другие не могли ими воспользоваться.
  • 1893: Дизель строит огромный, стационарный двигатель, который работает целую минуту под своей собственной
    власть, 17 февраля 1894 г.
  • 1895: патент на дизельное топливо выдан в США 16 июля 1895 года.
  • 1898: с помощью Дизеля, первый коммерческий двигатель построен в
    завод в Сент-Луисе, штат Миссури, США, Адольф Буш
    (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На дизельном заводе в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей.
    Дизель начинает лицензировать свои идеи другим фирмам и вскоре становится
    очень богатый
  • 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных кораблей, начинает работу над каналом Марн-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первый океанский дизельный корабль, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, по-видимому, падая за борт с корабля Дрезден во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или совершил самоубийство, но ничего не происходит
    доказана.
  • 1931: Clessie Cummins,
    основатель Cummins Engine Co., строящий один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и демонстрирующий его эффективность, перевозя его из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
  • 1931: Caterpillar совершил революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty,
    первый дизельный гусеничный трактор на базе популярного Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет
    260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и это
    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 мощный дизель-электрический локомотив EMD FT и отправляет первый (номер 103) в путешествие на протяжении года, чтобы продемонстрировать свою ценность.Несомненно, это доказывает превосходство дизельного двигателя.
  • 1970-х годов: глобальный топливный кризис вызывает новый интерес к использованию небольших, эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
  • 1987: Всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2)
    оснащен девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что делает его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
  • 2000: Peugeot представляет первый в мире фильтр частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, утверждая, что выбросы сажи на 99 процентов ниже.
  • 2015: Volkswagen погрузился в огромный глобальный скандал после систематического обмана на тестах на выбросы дизельного двигателя. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за многие годы.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявив, что
    все новые автомобили будут гибридами или полностью электрическими с 2019 года.

,

дизельных двигателей

Дизельные двигатели

Ханну Яяскляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым начальным содержанием. Полный доступ требует подписки DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Аннотация : Дизельный двигатель, изобретенный в конце 19 -го века доктором Рудольфом Дизелем, является наиболее энергоэффективной силовой установкой среди всех типов двигателей внутреннего сгорания, известных сегодня.Эта высокая эффективность означает хорошую экономию топлива и низкие выбросы парниковых газов. Другие характеристики дизеля, которым не соответствуют конкурирующие машины для преобразования энергии, включают долговечность, надежность и топливную безопасность. Недостатками дизелей являются шум, низкая удельная выходная мощность, выбросы NOx и PM и высокая стоимость.

Что такое дизельный двигатель?

В большинстве современных дизельных двигателей используются обычные цилиндро-поршневые механизмы, управляемые с помощью ползункового кривошипно-шатунного механизма, обычного для других двигателей внутреннего сгорания, таких как бензиновый двигатель.Учитывая этот базовый механизм, разница между базовой конструкцией дизельных и бензиновых двигателей очень мала.

Концептуально дизельные двигатели работают, сжимая воздух до высокого давления / температуры, а затем впрыскивая небольшое количество топлива в этот горячий сжатый воздух. Высокая температура вызывает испарение небольшого количества впрыскиваемого топлива с высокой степенью распыления. Смешиваясь с горячим окружающим воздухом в камере сгорания, испаренное топливо достигает своей температуры самовоспламенения и сгорает, высвобождая энергию, которая хранится в этом топливе [391] .

Определение дизельного двигателя развивалось годами. Например, в начале 20 -го века было проведено различие между «настоящим дизельным двигателем» и двигателем, который разделял некоторые аспекты дизельного цикла, но не охватывал все аспекты, которые считались частью дизельного цикла, как тогда предполагалось , Одним из ранних определений «настоящего дизельного двигателя» является определение, имеющее следующие характеристики [2959] :

  1. Сжатие, достаточное для получения температуры, необходимой для самовозгорания топлива.
  2. Впрыск топлива струей сжатого воздуха.
  3. Максимальное давление цикла (достигается при сгорании), не намного превышающее давление сжатия, то есть отсутствие выраженного взрывного эффекта.

Хотя первая точка вышеупомянутых характеристик соответствует современному дизельному двигателю, последние две — нет. В течение 20-30-х годов две другие характеристики утратили свое значение.

Впрыск твердого топлива начал появляться примерно в 1910 году, но только в конце 1920-х годов он начал быстро получать признание.Интересно отметить, что сам Дизель выбрал инжекцию воздуха больше по необходимости, чем по выбору. Дизель предполагал топливную систему типа твердого впрыска, а не систему воздушного взрыва.

Дизель был довольно строг в отношении соблюдения режима сгорания с постоянным давлением, пункт 3. Это, однако, было возможно только в больших относительно медленных дизельных двигателях, которые были распространены до 1920-х годов. В небольших высокоскоростных двигателях, появившихся в 1920-х годах, практические соображения означали, что сгорание было ближе к процессу с постоянным объемом, как в цикле Отто, а не к постоянному давлению, как в цикле дизеля.

Краткий обзор ранней истории дизельного двигателя обсуждается в другом месте.

###

,

Как работают дизельные двигатели | HowStuffWorks

Одна из самых популярных статей HowStuffWorks — «Как работают автомобильные двигатели», в которой объясняются основные принципы внутреннего сгорания, обсуждается четырехтактный цикл и рассказывается обо всех подсистемах, которые помогают двигателю вашего автомобиля выполнять свою работу. В течение долгого времени после того, как мы опубликовали эту статью, один из наиболее часто задаваемых вопросов (и одно из самых частых предложений, сделанных в окне для предложений) был: «В чем разница между бензином и дизельным двигателем?»

История

Diesel фактически начинается с изобретения бензинового двигателя .Николаус Август Отто изобрел и запатентовал бензиновый двигатель к 1876 году. В этом изобретении использовался принцип четырехтактного сгорания, также известный как «цикл Отто», и сегодня это основная предпосылка для большинства автомобильных двигателей. На ранней стадии бензиновый двигатель был не очень эффективен, и другие основные способы транспортировки, такие как паровой двигатель , также плохо работали. Только около 10 процентов топлива, используемого в этих типах двигателей, фактически перемещается транспортным средством. Остальное топливо просто вырабатывает бесполезное тепло.

В 1878 году Рудольф Дизель учился в Политехнической высшей школе Германии (эквивалент инженерного колледжа), когда узнал о низкой эффективности бензиновых и паровых двигателей. Эта тревожная информация вдохновила его на создание двигателя с более высокой эффективностью , и он посвятил большую часть своего времени разработке «двигателя внутреннего сгорания». К 1892 году Дизель получил патент на то, что мы сейчас называем дизельным двигателем.

Если дизельные двигатели настолько эффективны, почему бы нам не использовать их чаще? Вы можете увидеть слова «дизельный двигатель» и подумать о больших, здоровенных грузовиках, извергающих черный дымчатый дым и создающих громкий грохот.Этот негативный образ дизельных грузовиков и двигателей сделал дизель менее привлекательным для обычных водителей в Соединенных Штатах — хотя дизель отлично подходит для перевозки больших партий на большие расстояния, он не был лучшим выбором для повседневных пассажиров. Однако это начинает меняться, так как люди улучшают дизельный двигатель, чтобы сделать его более чистым и менее шумным.

Если вы еще этого не сделали, вам, возможно, захочется сначала прочитать, как работают автомобильные двигатели, чтобы прочувствовать основы внутреннего сгорания.Но спешите обратно — в этой статье мы раскрываем секреты дизельного двигателя и узнаем о некоторых новых достижениях.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о