Температура в цилиндре дизельного двигателя: Работа дизельного двигателя

Содержание

Работа дизельного двигателя

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

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

Работа дизельного двигателя на такте впуска.

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

Работа дизельного двигателя во время
такта сжатия.

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

Работа дизельного двигателя во время такта
рабочего хода.

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

Работа дизельного двигателя во время такта выпуска.

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

{jcomments on}

Температура в камере сгорания дизельного двигателя и давление

Дизельный двигатель сегодня является вторым по степени распространенности типом ДВС после бензинового агрегата. Конструктивно дизельный мотор похож на бензиновый аналог, так как имеет все те же цилиндры, шатуны, поршни, коленвал  и т.д. При этом все детали более массивные и тяжелые, ведь они должны выдерживать повышенные нагрузки.

Дело в том, что степень сжатия в дизеле выше, чем в агрегатах на бензине. Если в бензиновом моторе указанный средний показатель составляет от 9-и до 11-и единиц, то в дизельном уже целых 20-24. По этой причине дизельный двигатель тяжелее и крупнее бензинового агрегата.

Главным же отличием является способ приготовления, подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси. В большинстве моторов на бензине рабочая смесь образуется во впускном коллекторе и «засасывается» в цилиндры.

После подачи в цилиндры рабочая смесь воспламеняется в камере сгорания от искры. При этом в дизельном двигателе топливо и воздух подаются отдельно, при этом смесь воспламеняется самостоятельно от резкого сжатия и нагрева.

Далее мы поговорим о том, какие процессы протекают в камере сгорания дизельного двигателя, как реализована подача дизтоплива, каким образом происходит смесеобразование и воспламенение заряда, а также какое давление и температура в камере сгорания дизеля.

Содержание статьи

Камеры сгорания дизельных двигателей и особенности работы такого ДВС

Начнем с того, что камеры сгорания дизельных двигателей несколько отличаются от бензиновых. Существует два основных типа камер:

  • неразделенная камера сгорания дизельного мотора;
  • разделенная камера сгорания дизельного ДВС;

Неразделенный тип является однообъемной камерой, как правило, простой формы, которая согласована с расположением форсунок. Такие камеры обычно выполняются в днище поршней, также могут быть изготовлены частично в днище и частично в ГБЦ, редко только в головке блока.

Разделенный тип камеры сгорания предполагает два отдельных друг от друга объема, которые соединены посредством особых каналов. Таких каналов может быть от одного и больше.

Если говорить о плюсах и минусах, первый тип позволяет обеспечить двигателю лучший КПД, однако температуры в такой камере сгорания выше. Также растут и ударные нагрузки. Что касается разделенных камер сгорания, КПД меньше, однако удается реализовать более полноценное сгорание топлива, такой дизель меньше коксуется, дымит и т.д.

Как сгорает топливо в дизельном двигателе

Теперь давайте рассмотрим сам процесс горения. Как известно, для горения топлива необходимо определенное количество кислорода, а также источник, который позволит смеси воспламениться.

В дизеле вместо внешней искры таким источником является высокая температура, то есть нагрев.

Указанный нагрев достигается благодаря тому, что воздух в цилиндре сильно сжимается, а дизтопливо подается в самый последний момент. Это обусловлено тем, что температура, необходимая для воспламенения, растет с ростом давления, при этом температура самовоспламенения топлива в подобных условиях понижается.

Другими словами, топливно-воздушная смесь в дизельном двигателе самовоспламеняется от высокого давления и нагрева. При этом нормальная работа мотора сильно зависит от правильно настроенного впрыска, качественного сжатия смеси, а также от полноты сгорания заряда в цилиндрах.

В самом начале в цилиндр подается воздух, сжимается и нагревается. Далее топливо впрыскивается в камеру сгорания дизельного двигателя, во время впрыска происходит его распыление.

Затем возникает самовоспламенение, пламя распространяется по цилиндру. Впрыск горючего останавливается, а остатки топлива продолжают гореть. Далее процесс повторяется.

Как видно, хотя подача и горение заряда в дизеле протекает за очень короткий промежуток времени, этот отрезок можно разделить на этапы:

  • Первый этап- впрыск топлива до начала его воспламенения (задержка воспламенения). Форсунки на данном этапе подают солярку, причем в распыленном виде. Образуется топливный «туман», который распространяется в сильно сжатом и нагретом воздухе.

Фактически туман представляет собой мельчайшие капли топлива, но они не воспламеняются. Дело в том, что сначала горючее должно испариться.

Только после этого произойдет смешивание испаренного дизтоплива с воздухом, а сама смесь нагреется до температуры, необходимой для самостоятельного воспламенения. Отметим, что задержка воспламенения должна быть короткой.

  • Второй этап-воспламенение и распространение фронта пламени по цилиндру. Дело в том, что после воспламенения сразу горит не весь объем, а возникают точечные «очаги» возгорания. Они локализуются в местах, где топливо наиболее качественно смешалось с воздухом, а температура в камере около 1700 К.

Такое начальное горение приводит к повышению температуры и давления в цилиндре. В результате топливо, которое еще не загорелось, активно испаряется и смешивается с воздухом. В этот момент фактически происходит полное возгорание смеси в цилиндре, при этом резко увеличивается давление.

  • Наступает третий этап, года топливо непосредственно сгорает. Инжекторная форсунка еще впрыскивает солярку, горючее уже сразу загорается от контакта с пламенем в камере сгорания. Пламя в этот момент эффективно распространяется по всему объему, давление также максимально.

Именно на данном этапе давление в результате сгорающего топлива с большой силой толкает поршень, заставляя двигатель совершать полезную работу. Что касается температуры, показатель растет до 2200 К.

  • Завершающий четвертый этап является моментом, когда остатки топлива догорают в цилиндре. В это время поршень уже перемещается вниз, что означает падение давления и температуры.

Как видно, давление в камере сгорания дизельного двигателя играет первостепенную роль для реализации самовоспламенение топлива. Что касается впрыска, необходимо, чтобы солярка подавалась в строго определенный момент, в нужном количестве, а также качественно распылялась.

Если возникнут сбои, распространение пламени будет нарушено, температура в камере сгорания дизельного двигателя  повышается,  возникает риск детонации, топливо не сгорает в полном объеме и т.д.

Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия

Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.

Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.

При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.

Также снижение компрессии приводит к тому, что дизель начинает дымить. Выхлоп может быть черным или серовато-белым. В случае с белым дымом из выхлопной трубы, дизтопливо попросту неэффективно воспламеняется в момент, когда поршень доходит до ВМТ.

Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему

То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.

Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.

Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое степень сжатия двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре применительно к двигателю внутреннего сгорания и особенностям его работы.

Еще отметим, что к похожим проблемам может приводить недостаточная подача воздуха (например, забит воздушный фильтр), завоздушивание системы питания дизельного двигателя и т.д.

В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.

Что в итоге

С учетом вышесказанного становится понятно, что дизель особенно нуждается в высокоточном топливном впрыске. От этого напрямую завит КПД, ресурс мотора, экономичность, уровень токсичности отработавших газов и ряд других важных параметров.

По этой причине дизельные форсунки на современных типах указанных моторов способны обеспечить так называемый фазированный (многофазный) впрыск,  подавая дизтопливо до 10 раз за один рабочий такт мотора.

Напоследок отметим, что сегодня привычный ТНВД с механическими форсунками активно заменяется насос-форсунками или системой Common Rail, позволяя добиться максимальной эффективности впрыска горючего на всех этапах подачи топлива в камеру сгорания.

Подобные решения в сочетании с турбокомпрессором позволяют современному дизельному мотору уверенно конкурировать на рынке с бензиновыми аналогами, при этом высокая топливная экономичность остается главным преимуществом дизельного двигателя.

Читайте также

Температура в цилиндре дизельного двигателя

Перед тем как определить, какая должна быть рабочая температура дизельного двигателя или любые другие оптимальные параметры, следует узнать о том, что собой представляет его конструкция и принцип работы.

Особенности дизельного двигателя

Данный тип двигателя был изобретен еще в 1824 году французским ученым-физиком, который выдвинул теорию о том, что, изменяя объем тела, можно его нагревать, то есть произвести стремительное сжатие.

Практическое применение данная гипотеза нашла только через 70 лет. Именно тогда был выпущен первый дизельный двигатель. Его принцип работы заключается в следующем: происходит самовоспламенение впрыснутого топлива, которое взаимодействует с воздухом в процессе сжатия.

Дизельный двигатель находит обширную область применения, начиная с легковых автомобилей, с/х техники и заканчивая военной техникой (танки, морские судна).

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

Как и все остальные двигатели, дизельный имеет ряд как положительных, так и негативных сторон. Основные достоинства:

  • Во-первых, дизельные моторы могут потреблять любое горючее, поэтому к нему не предъявляют серьезных требований.
  • Во-вторых, чем больше масса и концентрация углеродных атомов, тем больше теплотворная способность движка и его эффективность.
  • В-третьих, транспортные средства с дизельными моторами более отзывчивые из-за высокого значения крутящего момента при малых оборотах. Поэтому владельцы спортивных быстрых машин предпочитают именно дизельный вариант двигателя.
  • В-четвертых, содержание углекислого газа в выхлопах на порядок ниже, чем у аналогичных бензиновых.
  • В-пятых, дизельный двигатель является более экономичным, так как стоимость солярки меньше стоимости бензина.

Несмотря на столь внушительный список достоинств, дизельный двигатель имеет также ряд недостатков:

  • Во-первых, стоимость дизельного двигателя выше стоимости бензинового, так как из-за возникающей во время эксплуатации высокой механической напряженности детали должны быть качественными и прочными.
  • Во-вторых, мощность бензиновых моторов превышает мощность дизельных.
  • В-третьих, зимой вероятность застывания дизельного топлива больше, чем бензина.
  • В-четвертых, эксплуатация дизельного мотора должна быть предельно внимательной и аккуратной, так как, если не ухаживать за ним, то придется проводить ремонтные работы, которые будут стоить немалых денег.

Фазы сгорания

Рабочий процесс двигателя разделяется на четыре части. Первая – впрыскивание горючей смеси в камеру сгорания, в которой находится высокое давление.

Вторая – эта смесь начинает воспламеняться и гореть. Третья часть – образование неотработанных смесевых капель, которые затем превращаются в сажу. На 4 фазе – догорание топливных остатков для того, чтобы ограничить загрязнение атмосферы от них. Здесь же проявляется недостаток кислорода, это происходит из-за сгоревшей массы топлива в предыдущих частях.

Параметры моторов, работающих на дизеле

Многие автовладельцы задают вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя должна быть. Но чтобы ответить на него, следует уделить немного внимания основным параметрам, влияющим на работу мотора. Важное значение в работе мотора имеет количество тактов, то есть бывают двух- и четырехтактные.

Мощность агрегата также зависит и от вращающего момента. Рабочая температура дизельного двигателя определяется степенью сжатия газово-топливной смеси, поэтому температура прямо пропорциональна сжатию. Таким образом, при увеличении сжатия будет увеличиваться и температура, вследствие чего будет повышаться интенсивность этого процесса, повышая коэффициент полезного действия. Стоит помнить о том, что наиболее эффективная работа производится при равномерном горении топливной смеси.

Важным параметром для достижения максимально возможных эксплуатационных характеристик является рабочая температура. Рабочая температура дизельного двигателя должна поддерживаться исходя из конструкции и назначения двигателя. Данный факт определяет, является ли температура нормальной или нет.

Рабочая температура «Фольксвагена»

Какая рабочая температура дизельного двигателя «Фольксвагена»? Данным вопросом задаются многие владельцы этих автомобилей. Как известно, у каждой марки, модели автомобиля в зависимости от типа двигателя своя рабочая температура.

Как правило, рабочая температура дизельного двигателя «Фольксвагена» находится в интервале 90-100 градусов по Цельсию. Иногда случается так, что приборная панель показывает температуру выше, чем имеется на самом деле. Такое случается часто на отдельных марках автомобилей «Фольксваген». Но не нужно спешить менять аппаратуру, сначала нужно обратиться в сервис для технического осмотра и установления причины неисправности.

Рабочая температура «Мерседеса»

Рабочая температура дизельного двигателя «Мерседеса» зависит от многих факторов. В первую очередь, это условия эксплуатации автомобиля. Затем тип термостата. Также в зависимости от региона проживания, будь то Сибирь или более южные регионы, термостат настраивают на оптимальную температуру.

Обычная рабочая температура дизельного двигателя «Мерседеса» может колебаться от 80 до 100 градусов. На мощных двигателях от 220 лошадиных сил ставят термостат на 75-78 градусов по Цельсию. Для холодных регионов, наоборот, до 97 и выше градусов.

Рабочая температура «Опеля»

Рабочая температура дизельного двигателя «Опель» из-за того, что находится под высоким давлением, может иногда превышать отметку нормального показателя на несколько пунктов. Обычно она колеблется в районе 104-111 градусов Цельсия.

В автомобилях марки «Опель» предусмотрена система охлаждения. При превышении верхней границы рабочей температуры включается вентилятор, который быстро охлаждает двигатель до минимального значения.

Рабочая температура КамАЗа

Очень популярным среди владельцев или собирающихся ими стать является вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя КамАЗ. Ответом на этот вопрос является промежуток 95-98 градусов Цельсия.

При данной температуре топливо полностью сгорает, выбираются большинство допускаемых зазоров в двигателе. Если рабочая температура будет слишком низкой, то это может плохо сказаться на работе двигателя.

Масло в дизельном двигателе

Главной задачей масла и остальных смазочных материалов в двигателе является значительное уменьшение трения между деталями, что увеличивает срок их эксплуатации. Выбор смазки зависит от типа двигателя и поставленных задач. Рабочая температура масла в дизельном двигателе зависит от охлаждающей мотор жидкости. Разница составляет 10-15 градусов по Цельсию. Верхний порог его нормальной температуры – 105 градусов.

Помимо температуры масло для обеспечения максимальной полезной работы двигателя также должно обладать оптимальными параметрами: вязкость и смазывание. Вязкость должна определяться исходя из погодных условий, температуры воздуха. Так как при неправильном выборе масла с неподходящей вязкостью может нарушаться работа двигателя и его деталей. Смазывание имеет два вида: граничное, гидродинамичное. Граничное смазывание предполагает то, что отработанное масло убирается от деталей двигателя, а к ним подносится порция нового. Гидродинамическое заключается в том, что масло постоянно возобновляется, смазывая детали. В более современных моделях двигателей используется первый вариант смазывания.

Повышение рабочей температуры

Резкое повышение рабочей температуры в двигателе может нанести больший вред, чем недостаточная температура. В этом случае детали мотора начинают работать в гидродинамическом режиме смазывания, что приводит к понижению вязкости масла. Тогда масло не покрывает полностью все детали, что в дальнейшем приводит к повреждению механизма двигателя. Масляные показатели же будут в норме, благодаря постоянным дозаливам. При перегреве двигателя в первую очередь приходят в негодность корпус и подшипники, но насос остается в норме. Это явление похоже на проблемы, вызванные недостаточным смазыванием.

Запуск дизельных двигателей в зимних условиях

Почти все люди знают, что перед поездкой необходимо прогревать двигатель автомобиля. Особенно в зимний промежуток времени. Если рассмотреть данный процесс прогрева детально, то увидим следующее: первым делом начинают нагреваться поршни, а только потом и блок цилиндров. Если начинать движение с непрогретым двигателем, то масло, имеющее густую консистенцию, не будет поступать в нужных количествах. И в итоге данное мероприятие может привести к поломке.

Следует отметить, что и чрезмерное прогревание автомобиля на износ очень вредно. Таким образом сокращается срок эксплуатации деталей двигателя и всего автомобиля. Для того чтобы прогреть машину правильно, надо довести с помощью холостых оборотов температуру жидкости до 50 градусов по Цельсию. После этого смело можно начинать движение, не превышая 2500 оборотов. После нагрева масла до рабочей отметки можно прибавлять газ.

Выполняя данные условия, можно сохранить в целостности не только мотор, но и свой бюджет. Если же мотор отказывается заводиться, то следует использовать специально изобретённые присадки. Из-за их состава они не парафинируются. Добавляются они не только как самостоятельные добавки, но и в совокупности с топливом, соблюдая оптимальные пропорции.

Как ни странно это прозвучит, но дизель работает не на обеднённой, а на обогащённой смеси …
Я, как и все, хотел написать «СМЕСИ», но это неправильный и даже вредный термин. Термин, который СРАЗУ очень сильно запутывает всё вИдение процессов, происходящих в дизельном двигателе. Потому я и начну свой опус именно с этого вопроса.

Для сжигания 1 кг бензина или 1 кг керосина или 1 кг пропана или 1 кг бутана или 1кг многих прочих углеводородов требуется около 15 кг воздуха. Для сжигания 1 кг дизельного топлива требуется те же самые 15 кг воздуха. Теплотворная способность всех этих топлив тоже практически не отличается.
Почему же дизельному двигателю требуется в разы большее количество воздуха, чем бензинке?

Потому что дизель работает не на СМЕСИ и это нужно чётко понимать.
Хотя СМЕСЬ в камере сгорания дизельного двигателя, конечно же, присутствует. Но!

Топливо подаётся в камеру сгорания В ЖИДКОМ ВИДЕ через распылитель в виде тумана.
Пыли. Аэрозоли. Взвеси. Суспензии. Мельчайших капелек. Назовите как хотите, но это не СМЕСЬ!

СМЕСЬ — это всё таки нечто более-менее однородное. Нечто, УЖЕ смешанное. Сладкий чай — это смесь. Гомогенная смесь. Если сахар бросили на дно стакана и чай не размешивали — на дне стакана какое-то время будет колыхаться густой сироп — получится та самая «гетерогенная»(неоднородная) смесь. Но чай, в который падает кусок сахара — нихрена не смесь вообще!

В дизеле реальная СМЕСЬ начинает образовываться ВОКРУГ КАЖДОЙ мельчайшей частицы топлива сразу же после распыления топлива форсункой. У поверхности капельки СМЕСЬ будет очень богатой. Чем дальше от поверхности капельки — тем смесь будет беднее. Где-то посередине между этими двумя крайностями концентрация СМЕСИ будет около- и стехиометрической. В области этой довольно тоненькой СФЕРЫ и находятся наиболее благоприятные условия и для САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ и для СГОРАНИЯ. И именно здесь и ТОЛЬКО ЗДЕСЬ и будет происходить ВСЁ сгорание СМЕСИ топлива и… и чего? воздуха?
На первом этапе — да, воздуха. Но сразу после первого этапа СМЕСЬ начинает представлять из себя ТАКОЕ, что ни в сказке сказать, ни вслух произнести…:

Давайте посмотрим ПОДРОБНЕЕ как НА САМОМ ДЕЛЕ происходит сгорание солярки в дизельном двигателе:

Гореть не умеют ни жидкие, ни, тем более, твёрдые вещества. Мало того — гореть не умеют даже отдельные молекулы топлива, которые находятся в таки обнаруженной нами СМЕСИ. В фактическом процессе сгорания участвуют только кирпичики(радикалы) знакомых нам элементов. Потому сразу после образования вокруг капельки топлива сферы стехиометрического состава СМЕСИ процесса горения не возникает. Сразу после испарения молекула углеводородного топлива начинает стремительно нагреваться и оттого разваливаться на части. Грубо говоря — на атомы водорода и углерода. Водород чрезвычайно активный элемент и он начинает взаимодействовать с кислородом воздуха первым. Даже это взаимодействие — чрезвычайно сложный и не быстрый процесс. Можете посмотреть на него поподробнее, если интересно:

Главное в другом. Каждое такое взаимодействие — это кроме молекулы воды ещё и хорошая порция энергии. По мере нагрева таких взаимодействий становится всё больше — выделяющаяся энергия перестаёт успевать рассеиваться в пространстве и начнёт ускорять рядом идущие взаимодействия и температура СМЕСИ вокруг капельки топлива начнёт нарастать ЛАВИНООБРАЗНО. В этот момент и начнётся знакомое нам горение с выделением лучистой энергии и прочими другими сопутствующими эффектами… Кислорода много. Топлива много. Всё замечательно перемешано. Температура высокая и растёт. Давление высокое и растёт. Начинает гореть даже углерод. Вся зона околостехиометрического соотношения вокруг капельки топлива разом воспламеняется. Нечто типа взрыва сверхновой звезды:

В «научно»-популярной литературе пишется, что температура скачком повышается до 2000 градусов. Какие нафиг 2000 градусов?! В серьёзных трудах утверждается, что азот более-менее интенсивно начинает окисляться при температурах выше 2500 градусов. В дизеле окислов азота образуется страшное количество, как и сажи(судя по всему азот окисляется СНАРУЖИ сферы пламени где много кислорода, а сажа образуется ИЗНУТРИ этой сферы, где много углерода, но кислорода почти нет), но подавляющая часть окислов азота при понижении температуры опять восстанавливается до азота. Потому, скорее всего, температура в зонах богатой смеси, где и происходит реальное сгорание, взлетает намного выше 3000 градусов. Потому и сажевые частицы излучают так много лучистой энергии. Давление взлетает до небес…

Цитата из умной книжки:

Т.е. всё сгорание происходит ЛОКАЛЬНО. В ОЧЕНЬ ограниченных, фактически ИЗОЛИРОВАННЫХ зонах.
Согласно исследованиям — температуру больше 2600К имеет всего около 0,2% массы рабочего тела в камере сгорания, больше 2400К – около 2%, больше 2200К – 22%, больше 2000К – 27%, больше 1700К — 28%, остальная часть рабочего тела (около 20%) — никогда не разогреется даже до 1700К…
Из-за такой изолированности тепло относительно слабо передаётся стенкам камеры сгорания.

Вернёмся на мгновение из микромира в макромир. Пока первая капелька впрыснутого топлива готовилась к взрыву(самовоспламенению) форсунка продолжала впрыскивать в камеру сгорания тысячи других капелек, каждая из которых тоже тут же начинала готовится к взрыву — нагреваться, испаряться и образовывать СМЕСЬ. Но как только самовоспламеняется СМЕСЬ вокруг первой капельки — энергии её взрыва хватает на детонацию и воспламенение СМЕСИ вокруг других капелек. Фактически одномоментно воспламеняется ВСЯ образовавшаяся в камере сгорания СМЕСЬ. Хотя правильнее будет сказать так — «ВСЕ образовавшиеся в камере сгорания СМЕСИ» — ведь все эти СМЕСИ изолированы и находятся на расстоянии друг от друга… почти как звёзды в космосе…
Так или иначе — возникает та самая дизельная детонация(взрывное горение) из-за которого дизель и стукатит. Хорошо, что пригодной к сгоранию СМЕСИ к моменту самовоспламенения образуется не так уж и много…
Дальнейшее СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ будет происходить в условиях страшного дефицита кислорода. И сгорание соответственно происходит совсем не так, как это описывается в литературе.

Возвращаемся в микромир. За то время пока мы отлучались зона околостехиометрического соотношения топлива и воздуха вокруг капельки уже вся выгорела. Ни топлива, ни кислорода в ней не осталось. Только продукты сгорания, разогретые до очень высоких температур — вода, углекислота, да щепотка окислов азота… С внешней поверхности этой РАСКАЛЁННОЙ, но ВЫЗЖЕННОЙ зоны начинают ДИФФУНДИРОВАТЬ молекулы воздуха с большим количеством свободного кислорода. Изнутри начинает подниматься та каша, что образовалась из углеводородов топлива в процессе сильного нагрева и сжатия — радикалы водорода и радикалы различных СОЕДИНЕНИЙ углерода. Скорость дальнейшего СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ и сгорания будет определяться скоростью поступления атомов кислорода извне и атомов топлива изнутри.

Весь свободный водород, образующийся в результате температурного разложения продолжающих испаряться углеводородов, даже в условиях сильного дефицита кислорода потихоньку-полегоньку, но начинает НЕОБРАТИМО сгорать по мере взаимодействия с кислородом. Водород очень уж активное вещество. Сгорание его идёт в очень широких стехиометрических и температурных пределах. Скорость его диффузии чрезвычайно высока и сопоставима со скоростью теплопереноса. Для сгорания двум атомам водорода(мы с Томарой ходим парой) достаточно одного атома кислорода. Потому на время все реакции окисления углерода фактически останавливаются… С углеродом начинается очень нехорошая и очень длинная история с образованием и преобразованием всяких формальдегидов, гидроксилов и всяческой другой заразы… Крекинг, гомолиз, пиролиз и много других страшных слов… По мере того как атомы водорода потихоньку сваливают из молекулы углеводорода в условиях дефицита кислорода она, эта самая молекула топлива потихоньку вырождается в молекулу… графита. Да-да. Выделяющиеся в результате пиролиза атомы углерода имеют четыре свободные связи, отдельно не существуют и в зонах недостатка кислорода соединяются между собой, образуя твёрдые кристаллы графита – мельчайшие частицы сажи размером 0,3-0,4 мкм. Сравнительно недавно было обнаружено, что в хорошо нам известной копоти присутствует и большое количество шарообразных молекул, состоящих из 60 и более(до 400) атомов углерода и, иногда, и из 24 и более атомов воды — их назвали фуллеренами, а открытие этой новой формы углерода было ознаменовано присуждением в 1996 году Нобелевской премии по химии. Таких частиц образуется в дизеле неимоверное количество. Но страшный чёрный дым, который извергает дизель при перегрузке, содержит всего около 1% сажевых частиц, образовавшихся в процессе сгорания дизельного топлива — подавляющая часть образовавшихся частиц сажи сгорает в процессе догорания топлива, когда весь свободный водород уже иссякает и перестаёт перехватывать кислород под носом у углерода, каждому атому которого для полного счастия сгорания необходимо СРАЗУ аж ДВА атома кислорода… По иронии судьбы к этому времени почти весь углерод находится в состоянии раскалённой «алмазной» пыли. Начинаются танцы, подобные сгоранию водорода, но намного более сложные и многоходовые, а потому намного более длительные…
А атомов свободного кислорода меж тем остаётся всё меньше и меньше…

Пока тянется этот химический полонез начинает опускаться поршень двигателя и давление(а следовательно и температура) начинают падать. Расстояние между атомами увеличивается, энергия рассеивается в пространстве, скорость атомов падает — реакции начинают стремительно замедляться. За счёт того, что частички сажи чрезвычайно раскалены — они умудряются ещё долго реагировать с кислородом, если тот таки встретится им на пути, но по мере опускания поршня вниз толку от этого догорания становится всё меньше, а вреда всё больше. Температура в камере сгорания — не самоцель, она нужна только для двух задач — вначале максимально ПОЛНО спалить ВСЁ топливо(вытащить ВСЮ энергию) и максимально разогреть РАБОЧЕЕ ТЕЛО(всё содержимое камеры сгорания) чтобы получить максимальное ДАВЛЕНИЕ(тот самый крутящий момент) газов.
Высокая степень РАСШИРЕНИЯ(не сжатия!) дизельного двигателя позволяет полнее преобразовать энергию расширяющихся от нагрева газов в механическую РАБОТУ. Именно поэтому температура выхлопных газов дизеля заметно ниже температуры выхлопа бензинки, притом что максимальная температура сгорания топлива выше у дизеля…
Чёта меня понесло в сторону.

Углерод выгодно сжигать полностью не только с точки зрения экологических норм — при сгорании 1 атома углерода образуется в 3 раза больше энергии, чем при сгорании 1 атома водорода! Недожиг углерода(сажи) очень заметно влияет на энергетический баланс в камере сгорания, а соответственно и на мощность и на расход двигателя любой конструкции и косвенно указывает на проблемы с организацией процессов сгорания. К тому же сажа — это очень компактные кристаллы, а углекислота — это газ, который уже и сам по себе создаёт дополнительное давление на поршень…
Вот для того, чтобы сжечь МАКСИМАЛЬНОЕ количество УГЛЕРОДА и применяют в дизеле избыток воздуха. Как по мне — так эта фраза тоже насквозь лживая и не отражающая сути. А суть в данном случае такова — и в дизеле и в бензинке равного литража на режиме НОМИНАЛЬНОЙ (максимальной) мощности количество воздуха в камере сгорания практически ОДИНАКОВО! НО.
В дизеле невозможно эффективно сжечь столько топлива, столько можно сжечь в бензинке равного литража — НЕ УСПЕВАЕТ дизельное топливо связать ВЕСЬ КИСЛОРОД воздуха за время сгорания — потому в дизеле до четверти(!) кислорода воздуха вылетает в трубу даже на максимальной мощности(когда дизель уже вовсю дымит). Потому дизельным выхлопом можно спокойно дышать длительное время(не верьте сказкам про дизельные душегубки фашистов), в отличие от выхлопа бензинок, где свободного кислорода практически нет. Потому МАКСИМАЛЬНАЯ ЛИТРОВАЯ мощность атмосферного дизеля меньше МАКСИМАЛЬНОЙ ЛИТРОВОЙ мощности атмосферной же бензинки на ОДИНАКОВЫХ оборотах на те самые 25%. Плюс-минус.
Прямовпрысковый дизель имеет эффективные обороты до 3000-3500 оборотов, вихрекамерник — до 4000 с небольшим, а самая захудалая бензинка легко крутится до 6000. Только за счёт этой разницы в максимальных оборотах бензинка уже на треть мощнее дизеля. Потому МАКСИМАЛЬНАЯ паспортная МОЩНОСТЬ бензинки В РАЗЫ превышает МАКСИМАЛЬНУЮ паспортную МОЩНОСТЬ дизеля.
Мало того. Поскольку с конца 80-ых годов дизелестроители сферы легкового транспорта активно боролись с окислами азота, то почти ВСЕ дизеля 80-ых, 90-ых и начала 2000-ых имеют затянутый впрыск топлива, поздний УОПТ, гипертрофированный ЕГР и несоразмерно высокий расход топлива на мощностных режимах. Сколько-нибудь продолжительно работать с максимальной паспортной мощностью эти дизеля не в состоянии уже прямо с завода из-за перегрева камеры сгорания и поршневой. Пробежные эти дизеля мрут как мухи уже при длительных 23 максимальной ПАСПОРТНОЙ мощности…
.
.
.
.
P.S.
Ну и напоследок ещё немного про макромир камеры сгорания дизельного двигателя.
Для полноты картины.
На вихрекамерных дизелях форсунка формирует один факел. У прямовпрысковых дизелей форсунка формирует 4-8 факелов:

Не обращайте внимания на размеры факелов на вышеприведённых фотографиях — они сняты в обычных комнатных условиях. При высоком давлении в камере сгорания реального двигателя дальнобойность факела не превышает сантиметра — топливо практически никогда не попадает на стенки камеры сгорания ни вихрекамерника, ни прямовпрыскового дизеля — именно поэтому это дизеля с ОБЪЁМНЫМ смесеобразованием:

Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.

Особенности дизельного двигателя

Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.

Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.

Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.

Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.

Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.

Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.

На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.

Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

Температура поршня

Температуры в поршне

Температура поршня и цилиндра — важный параметр для эксплуатационной безопасности
и срока службы. Пиковые температуры выхлопного газа, даже если они действуют короткое
время, могут достигнуть больше 2,200°C. Температуры выхлопного газа варьируются между
600 к 850°C для дизельных двигателей, и 800 к 1050°C для бензиновых двигателей.

 

Температура свежей смеси (воздух или смесь) может быть боле 200°C
для турбированных двигателей. Интеркуллеры на впуске уменьшают температуру до 40-60°C,
что обеспечивает лучшее заполнение камеры сгорания, так же использование впрыска водо-метанола дает хорошие показатели на впуске, об этом писал в теме про в пуск.

Из-за теплоемкости, поршня и других частей в камере сгорания невозможно точно определить температурные колебания. Но все же можно утверждать, что есть небольшая амплитуда изменения температуры поршня хоть и в несколько градусов, в зависимости от такта, впуск это или рабочий ход. Днище поршня первым подвергается нагреву раскаленными газами и поглощает различное количество тепла,
в зависимости от такта, оборотов двигателя и нагрузки. Высокая температура в первую очередь отводится через поршневые кольца к стенкам цилиндра, и в меньшей степени, юбкой поршня.

Дальше разберем самые нагруженные температурные области поршня, следует отметить что они различны для разных типов поршней и зависят от их формы и материала из которого они изготовлены. Типичные температурные распределения для бензинового и
дизельного двигателя показаны на рисунках 1.1 и 1.2.

Рисунок 1.1:

Температурное распределение в
поршне бензинового двигателя

Рисунок 1.2:

Температурное распределение в
поршне дизельного двигателя

 

Температурные уровни и распределение в поршне по существу зависят от следующих
параметров:

  • Тип двигателя (бензин/дизель)
  • Число тактов (четырехтактный / двухтактник)
  • Процесс сгорания (прямой впрыск/обычный впрыск)
  • Режим двигателя (скорость, вращающий момент)
  • Охлаждение двигателя (вода/воздух)

  • Форма поршня и головки цилиндра (местоположение и число газовых каналов и клапанов,

    тип поршня, материал поршня)
  • Дополнительное охлаждение поршня (да/нет)
  • Интенсивность охлаждения (распыляют масло на поверхность поршня, охлаждающий канал, охлаждение этого канала, и т.д.),

Прочность поршней, особенно из легких сплавов, очень зависит от температуры. Очень важно знать о высоко температурных зонах возникающих в процессе работы, возможном расширении металла в этих областях и сможет ли поршень выдерживать нагрузку в этих режимах, особенно при возникновении детонации. Хоть современные двигателе и оснащаются системами контроля детонации, но все же она уместна и может привести к серьезным последствиям . Высокие тепловые нагрузки вызывают быстрое старение метала или так называемая усталость. Чаще всего усталость металла наблюдается в соединении поршневого пальца и поршня, а также в канавке первого компрессионного кольца..

Чрезмерно высокая температура компрессионного кольца приводит к нагару масла в канавке, закоксованию и в следствии залеганию. Повышается нагрузка на остальные кольца и теряется герметичность камеры сгорания, через кольца прорываются отработанные газы нарушая смазку поршня, что приводит к увеличению силы трения и еще большему увеличению температуры поршня. в последствии его заклиниванию или задирам.

Масса поршня

 

Что происходит в камере сгорания дизельного двигателя?

Сам процесс горения происходит при наличии нескольких компонентов – материала горения, кислорода в нужном объеме и источника воспламенения. Помимо пламени или искры источником воспламенения может стать нагрев. Как известно, дизельное топливо самовоспламеняется именно от нагрева. Воспламенение происходит в результате сжатия воздуха в цилиндре до нужной температуры. При этом температура воспламенения растет по мере роста давления, а температура самовоспламенения топлива уменьшается с ростом давления. Таким образом, топливовоздушная смесь в дизельном двигателе легко воспламеняется при высоком давлении, и это происходит тем лучше, чем больше разница этих температур.

Стоит сразу оговориться, что дизельный двигатель работает с хорошей отдачей только тогда, когда в нем хорошо сгорает топливо. При этом высокое давление в цилиндре и правильный впрыск топлива являются ключевыми факторами для горения дизтоплива.

Что происходит в камере сгорания дизельного двигателя?

Этот процесс можно описать так. Топливо из форсунки впрыскивается в цилиндр дизельного двигателя, распыляется и самовоспламеняется, и пламя распространяется по всему цилиндру. В этот момент впрыск прекращается, а несгоревшее топливо продолжает догорать. Таким образом, весь процесс горения, которое продолжается совсем короткое время, можно разбить на несколько отдельных этапов.

Этап от впрыска топлива до начала его горения – период задержки воспламенения. В этой фазе форсунки впрыскивают горючее, оно распространяется в виде тумана в воздухе, нагретом высоким давлением. Этот туман состоит из микроскопических капель топлива, но мгновенно оно не воспламеняется, так как прежде ему нужно испариться под воздействием горячего воздуха. Топливо перемешивается с воздухом и нагревается до температуры самовоспламенения. Очень важно, чтобы период задержки воспламенения был максимально коротким, так как именно от эффективности этого этапа зависят последующие этапы горения.

С начала воспламенения и до момента, когда пламя распространилось по всему цилиндру, – это второй этап, называемый периодом распространения пламени. В этот момент смесь воздуха с топливом, образовавшаяся в предыдущий период, начинает возгорать. Она воспламеняется именно в тех местах, где топливо хорошо перемешалось с воздухом. Горение воздушно-топливной смеси повышает температуру внутри цилиндра, а это увеличивает давление в камере сгорания. Из-за этого ускоряются испарение топлива и его перемешивание с воздухом. В это время пламя быстро распространяется по всей топливной смеси, образовавшейся в период задержки воспламенения. В момент начала горения топлива давление в камере сгорания резко увеличивается. Однако, если период задержки воспламенения длится слишком долго, это приводит к неправильной работе всего мотора.

Решения для ремонта

Одна из ключевых особенностей современной системы впрыска дизельных двигателей Common Rail – высокое давление в топливной рампе, достигающее 2500 и более бар. Для его поддержания во многих современных автомобилях (как легковых, так и легких коммерческих) используется топливный насос высокого давления Bosch CP4. Помимо высокой эффективности он обладает еще целым рядом преимуществ по сравнению с моделями предыдущего поколения, включая небольшие габариты и вес. Bosch предлагает эффективные комплексные решения в области обслуживания систем Common Rail в целом, позволяя дизельным мастерским выполнять весь спектр услуг – от первичной диагностики систем впрыска до ремонта инжекторов и ТНВД. Задачу первичной диагностики успешно выполняют системные сканеры Bosch KTS, позволяющие определить неисправность в системе Common Rail благодаря высокоэффективному программному обеспечению Bosch ESI[tronic] 2.0. Дальнейшая локализация проблемы в системе проводится при помощи комплекта Bosch Diesel Set 3.1, который содержит все необходимое для оценки работоспособности ТНВД и клапана регулировки давления. После выявления неисправных узлов и демонтажа инжекторов или топливного насоса высокого давления проводится их проверка на стенде Bosch EPS 708 или 815. Благодаря выпуску специальных наборов дооснащения диагностические стенды Bosch позволяют проводить испытания насосов любых поколений. Новый комплект оборудования Bosch для ремонта ТНВД CP4 позволяет производить проверку, полную разборку и ремонт насоса в точном соответствии с утвержденной технологией ремонта. В состав комплекта входят специализированные инструменты и инструкции для выполнения требуемых процедур.

Третий этап – до момента окончания впрыска – период прямого горения. Форсунка продолжает впрыскивать топливо, которое сгорает немедленно, контактируя с открытым пламенем в камере сгорания. К этому этапу пламя распространяется уже по всей камере, а давление достигает максимального показателя.

Четвертый этап – до окончания горения – называется догорание. На этом этапе несгоревшее топливо должно полностью сгореть. Поршень движется вниз, в результате давление и температура падают. Однако для полного сгорания топлива нужно высокое давление в камере сгорания, которое обеспечивает самовоспламенение топлива, а также правильный впрыск топлива, произошедший в нужный момент и в требуемом объеме. В противном случае распространение пламени существенно повышает температуру в камере сгорания, и топливо загорается немедленно. А когда впрыск заканчивается, оставшееся топливо продолжает гореть.

В случае, когда давление в цилиндре меняется, водитель может услышать длительный стук или металлический звук. Такое возникает в условиях, когда давление в цилиндре понижается и смеси требуется больше времени, чтобы достичь температуры воспламенения. Из-за низкой компрессии удлиняется период самовоспламенения. И когда смесь все же возгорится, количество топлива в камере будет больше, чем то, что необходимо для нормального режима работы. Одномоментно воспламенится большое количество топлива, что приведет к резкому увеличению давления и росту температуры в камере. По этой причине возникает ударная волна, которая действует на днище поршня и стенки цилиндра и производит металлический стук.

По причине низкой компрессии может возникать и белый дым. Это происходит тогда, когда давление падает и топливо не самовоспламеняется при достижении поршня самой высокой мертвой точки. Когда поршень идет вниз, температура падает, и пламя не успевает распространиться. Дизтопливо продолжает испаряться в периоды прямого горения и догорания. Несгоревшее горючее выбрасывается из цилиндра в конце периода дожига, и именно поэтому возникает белый дым. Он может также появиться при позднем впрыске топлива. Компрессия и температура в камере сгорания достигают необходимого уровня, однако из-за слишком позднего впрыска у топлива не остается достаточно времени для того, чтобы испариться. И тогда воспламенение дизтоплива происходит, когда поршень начинает движение вниз. В этот момент давление и температура начинают падать, и пламя не успевает распространиться по всей камере сгорания, а потому и горение быстро прекращается. При этом испарение топлива продолжается, и его несгоревший остаток выбрасывается из цилиндра.

По причине большого объема впрыскиваемого топлива возникает черный дым. Если в камеру сгорания впрыскивается нормальный объем топлива, капли перемешиваются с воздухом, и топливо эффективно сгорает. Но при большом количестве топлива в условиях ограниченного объема кислород в камере полностью выгорает в период горения, а у оставшегося топлива просто не остается достаточно воздуха для перемешивания. А несгоревшее топливо преобразуется в углерод, который и вызывает черный дым.

Повысить КПД

Современные конструкторы ищут способы, чтобы увеличить КПД дизельного двигателя и понизить при этом токсичность отработавших газов в течение всего срока службы автомобиля. Одним из способов повысить КПД двигателя и снизить уровень вредных выбросов является более точное управление системой впрыска топлива. Дизельные форсунки могут распылять топливо до 10 раз в каждом рабочем цикле двигателя, поэтому прецизионное управление каждым отдельным моментом впрыска позволяет еще больше повысить топливную экономичность, снизить уровень вредных выбросов и уменьшить уровень шума в течение всего срока службы двигателя. 

Инженеры Delphi разработали технологию управления насос-форсункой с обратной связью, реализуемую посредством аппаратного и программного обеспечения. С ее помощью поддерживается максимальная эффективность впрыска в течение продолжительного времени. Это достигается за счет использования дополнительного электрического провода внутри корпуса насос-форсунки, игла которой действует в качестве «электрического выключателя». Данный процесс обеспечивает передачу сигнала управления в реальном времени, что является более точным и более экономически выгодным решением, чем те, что реализованы в аналогичных системах.

Посылая электрический ток по игле распылителя, Delphi распознает моменты контакта иглы с седлом, ограничителем подъема или нахождения между этими двумя положениями. Этот процесс позволяет системе непрерывно перекалибровывать все моменты подачи топлива на протяжении всего срока службы автомобиля. Сочетание электрического выключателя и нового алгоритма управления создает уникальное решение, которое обеспечивает высокую точность многофазного впрыска. Такая конструкция работает независимо от настроек параметров впрыска и сгорания топлива, а также сложности конструкции двигателя или силовой установки. 

Использование в конструкции форсунки «выключателя» и нового алгоритма работы электронного блока управления позволило инженерам добиться снижения уровня вредных выбросов и предложить эффективное решение для сложных технических задач.

источник информации a-kt.ru

Горение дизельного топлива: формула, фазы горения, максимальная температура

Дизельный двигатель отличается от бензинового тем, что топливо поджигается не от искры — оно самовоспламеняется при повышении давления и происходящем от этого разогреве.

Известно, что температура воспламенения дизельного топлива составляет от 70 до 120 ºС. Температура самовоспламенения колеблется в диапазоне от 300 до 330 ºС. В цилиндрах дизеля за счёт сжатия воздуха до давлений порядка 30 бар он разогревается именно до этих температур. Впрыскиваемое в этот момент топливо самовоспламеняется и горит, резко увеличивая давление в камере. Температура горения дизельного топлива составляет примерно 1100 ºС.

Возросшее в цилиндре дизельного двигателя давление толкает поршень вниз, за счёт его перемещения совершается полезная работа, вращающая колёса.

Фазы горения дизельного топлива

Горение дизельного топлива в цилиндре разделяют на 4 периода:

  • задержки воспламенения;
  • распространения пламени;
  • прямого горения;
  • догорания.

Первый период — это время между началом впрыска топлива и началом горения. Топливо распыляется каждой форсункой сразу в нескольких направлениях. Но оно сразу не загорается. Требуется время, чтобы мельчайшие капли испарились, перемешались с воздухом и нагрелись до температуры самовоспламенения. Чем короче первый период, тем лучше проходит горение топлива на последующих этапах.

В течение второго периода пламя распространяется от начальных точек горения на весь объём. Эта задержка объясняется тем, что гореть может только смесь топлива с воздухом, и на их перемешивание по всему объёму также требуется время. В конце этого периода температура горения дизельного топлива приближается к максимальной, давление в камере резко возрастает.

Прямое горение — это период от распространения пламени по всему объёму до окончания впрыска топлива. Поскольку давление в этом периоде достигает максимума, впрыскиваемое топливо сгорает немедленно. Регулировку топливной аппаратуры производят так, чтобы давление достигало максимума через 10 угловых градусов после ВМТ.

Последний период длится от окончания впрыска топлива до окончания горения.

Нарушение условий правильного горения

Нормальное и полное сгорание топлива в дизельном двигателе происходит при правильном впрыске и высоком давлении в цилиндре.

Если компрессия по какой-то причине низкая, то:

  • период задержки воспламенения увеличивается;
  • топлива накапливается больше нормальной дозы;
  • его последующее воспламенение резко увеличивает давление;
  • возникает ударная волна, вызывающая металлический звук (дизельный стук).

Ещё большее снижение давления вызывает неполное сгорание топлива, в выхлопе появляется белый дым.

К такому же результату приводит ранний впрыск: увеличивается период задержки воспламенения и появляется дизельный стук. Он же образуется при низком давлении впрыска — капли получаются большими, поэтому не успевают испариться. Увеличивается период задержки воспламенения, результат — дизельный стук.

При позднем впрыске воспламенение топлива происходит уже после ВМТ, оно не успевает сгореть, остатки в виде белого дыма выбрасываются с выхлопом. При впрыске слишком большого количества топлива образуется нехватка кислорода для полного сгорания. Несгоревшее топливо превращается в углерод, вызывающий чёрный дым выхлопа.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Рабочая температура дизельного двигателя – как достичь и контролировать?

Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.

Особенности дизельного двигателя

Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.

Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.

Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.

Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.

Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.

Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.

На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.

Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Если во время движения дизельный двигатель не способен выйти на рабочую температуру, это однозначно один из симптомов неисправности, так как КПД снижен. Из-за падения мощности снижаются динамические характеристики, при этом увеличивается расход топлива. Подобные проблемы могут указывать на несколько неисправностей:
• система охлаждения неисправна;
• компрессия в цилиндрах низкая.
Если дизельная силовая установка не прогрелась до рабочей температуры, то во время движения под нагрузкой дизтопливо не сгорает полностью, в результате образуется нагар, топливные форсунки засоряются, сажевый фильтр быстро выходит из строя, изнашиваются различные элементы дизельного мотора и это далеко не полный список последствий.
Например, если забьет форсунки подачи топлива, дизтопливо будет не распыляться, а в лучшем случае заливаться в камеры сгорания, соответственно топливо не может полностью сгореть, на поршнях сначала образуется нагар, а позже из-за перегрева поверхность может попросту прогореть. Если прогорит выпускной клапан, в цилиндре упадет компрессия, давления сжатия будет недостаточно для воспламенения топливной смеси. Соответственно и рабочая температура для такого двигателя будет исключена, запуск будет одинаково

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями! Дизельные двигатели

— Система внутреннего сгорания — Журнал Diesel Power

Расход воздуха и топлива в четырехтактном дизельном двигателе
Воздух, поступающий в четырехтактный дизельный двигатель, очищается при прохождении через воздушный фильтр. Затем он течет по трубопроводу, пока не сжимается вращающимися лопастями турбонагнетателя. В результате воздух становится плотнее и горячее, поэтому он охлаждается в промежуточном охладителе. Интеркулер соединен шлангами с воздухозаборником двигателя. Когда поршень скользит в нижнюю часть своего хода, камера сгорания заполняется воздухом из-за открытого впускного клапана.Это называется тактом впуска. Впускной клапан (-ы) закрывается, и поршень выталкивает воздух вверх к головке цилиндров. Во время этой фазы, известной как такт сжатия, воздух занимает примерно 1/16 места, которое он занимал раньше.

Насос (электрический или механический, расположенный в баке или на балке) подает топливо под низким давлением в топливный насос высокого давления. ТНВД значительно повышает давление до 17 000–30 000 фунтов на квадратный дюйм. Затем топливо впрыскивается в камеру сгорания (заполненную перегретым воздухом) под огромным давлением прямо перед верхней мертвой точкой.Возникающее сгорание толкает поршень обратно вниз. Это называется силовым ходом. Последний цикл происходит, когда выпускной клапан (ы) открывается, и поршень выталкивает выхлоп. У отработанного воздуха еще достаточно энергии, чтобы толкнуть выхлопную сторону турбонагнетателя. Затем воздух попадает в выхлопную трубу и выходит из выхлопной трубы.

Зажигание сгорания
Зажигание сгорания — ключевая характеристика дизельного двигателя, и проще всего объяснить это с помощью пожарного поршня.Эти древние устройства для зажигания огня состояли из поршня с утопленным концом и герметичного цилиндра. Когда они быстро сдвигаются, температура воздуха в цилиндре поднимается достаточно высоко, чтобы сгорел кусок трута, нанесенный на конец поршня. Дизельный двигатель использует тот же принцип, что и пожарный поршень, только в гораздо большем и более сложном масштабе.

Если вы любите цифры, уравнение PV = nRT очень полезно. Это уравнение определяет соотношение между давлением (P), объемом (V), количеством присутствующего газа, измеренным в молях (n), универсальной газовой постоянной (R) и температурой (T).По мере увеличения давления в цилиндре увеличивается и температура. Таким образом, когда поршень сжимает воздух внутри цилиндра до 1/16 его первоначального объема, температура внутри цилиндра превышает 400 градусов. Этого тепла и давления достаточно для воспламенения дизельного топлива без использования свечей зажигания.

Более пристальный взгляд на дизельное сгорание
Одно из основных различий между бензиновым двигателем и дизельным двигателем — это тип сгорания. Горение дизельного топлива очень сложное и использует тот же принцип, что и свеча, где топливо и воздух смешиваются в результате сгорания.Конвекционные токи и турбулентность играют большую роль в том, как сгорает несмешанное (гетерогенное) топливо. Бензиновый двигатель, с другой стороны, смешивает топливо и воздух полностью (гомогенно) задолго до его сравнительно простого сгорания. Одним из недостатков бензиновых двигателей с впрыском является то, что когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь, часть ее застревает в дефектах стенок цилиндра. Вот почему бензиновые двигатели имеют более высокие выбросы окиси углерода (CO) и углеводородов по сравнению с дизельными двигателями.

Просмотреть все 5 фото

Почему дизельный двигатель так громко звучит?
Помните, как мы только что сказали, что у дизелей нет смеси топливо-воздух? Это не совсем так. Часть топлива смешивается с кислородом на атомарном уровне. Эти маленькие карманы похожи на маленькие бомбы и воспламеняются первыми. Эти предварительно смешанные (дефлаграционные) волны известны как детонация. Это мощный сверхзвуковой фронт пламени, который движется быстрее скорости звука. Вследствие этого высвобождения энергии подавляющее большинство несмешанного топлива сгорает как диффузионное (не предварительно смешанное) пламя.Таким образом, количество смешанного топлива в цилиндре в начале сгорания определяет, сколько шума вы услышите. Турбокомпрессоры и системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) делают дизель тише.

Зачем включать дизельное топливо?
Блочные обогреватели используют 110 вольт для нагрева охлаждающей жидкости и моторного масла, поэтому двигатель, подключенный к сети холодной зимней ночью, запустится намного легче, чем если его оставить отключенным от сети. В дизельном двигателе содержится большое количество густого масла. В сочетании с высокой степенью сжатия дизельного двигателя эти два условия создают большую нагрузку на аккумуляторные батареи (мощность которых снижается из-за холода).В этом случае наличие горячего резервуара с маслом в поддоне гарантирует, что смазка будет мгновенно доступна, чтобы уменьшить трение и облегчить запуск.

Почему они служат дольше?
Дизельные двигатели служат дольше, потому что они созданы в тяжелой промышленности. Из этого следует, что их поршни с масляным охлаждением, механический привод всех жизненно важных компонентов, коленчатые валы из кованой стали и усиленная арматура в местах с высоким напряжением, таких как крышки подшипников. Еще одна причина, по которой они служат дольше, заключается в том, что в цилиндрах дизельного двигателя сжимается только воздух, а не такой растворитель, как бензин.Кроме того, дизельное топливо действует как смазка и хорошо влияет на стенки цилиндров и поршневые кольца. Дизели работают на более низких оборотах из-за их механической конструкции и скорости сгорания в камере сгорания. Скорость сгорания зависит от времени, необходимого для сжигания топлива. Форма распыления, размер капель, перепады давления на форсунке, температура и конструкция камеры — все это влияет на скорость вращения дизельного двигателя. Поскольку дизельный двигатель работает с высокой степенью сжатия, ему необходимы прочный блок и вращающийся узел, способные выдерживать мощные нагрузки.

Как дизели развивают такой высокий крутящий момент и при этом обеспечивают отличную экономию топлива?
Дизельный двигатель развивает крутящий момент благодаря высокой степени сжатия. В тепловых двигателях увеличение разницы давлений от сжатого поршня к несжатому поршню равняется увеличению его эффективности и выходного крутящего момента. Еще одна причина мощности дизеля — это само дизельное топливо. Он содержит на 15% больше энергии на галлон, чем бензин. Кроме того, дизельный двигатель может работать на очень бедной смеси и без насосных потерь, связанных с дроссельной заслонкой.В бензиновом двигателе богатая топливно-воздушная смесь используется для охлаждения сгорания и исправной работы каталитических нейтрализаторов. Дизель может работать на очень бедной смеси и при этом иметь низкие температуры выхлопных газов.

В чем разница между свечами накаливания и свечами зажигания?
Практически во всех дизелях используются свечи накаливания или подогреватели воздуха. Эти устройства используют электричество для создания тепла внутри цилиндра, когда он холодный во время запуска. После достижения рабочей температуры двигателю они больше не нужны.С другой стороны, свечи зажигания всегда необходимы в бензиновом двигателе, чтобы начать сгорание.

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

* Дизели выделяют меньше окиси углерода (CO) и углеводородов, чем бензиновые двигатели, поскольку топливо не застревает в стенках цилиндров во время такта сжатия, поскольку сжимается только воздух.

* НАСА провело эксперименты с диффузионным пламенем в условиях невесомости.Они обнаружили, что из-за отсутствия конвекционных токов пламя светилось синим цветом в идеальном круге.

Посмотреть все 5 фото Используется с двигателями GM 6,2 л и 6,5 л, Ford 6,9 л и 7,3 л (pre-Power Stroke).

Непрямой впрыск (IDI)
Непрямой впрыск (IDI) состоит из предкамеры или вихревой камеры, соединенной с основной камерой цилиндра узким проходом. Топливная форсунка распыляется в меньшую камеру, в которой также находится свеча накаливания. Здесь начинается горение.Разница давлений в двух камерах вызывает сильную турбулентность, поскольку обе стороны стремятся к равновесию. Двигатели IDI имеют более низкий тепловой КПД, чем двигатели с прямым зажиганием (DI). Это потому, что две камеры сгорания имеют большую площадь поверхности, чем одна. Потери тепла в этой области плохо сказываются на тепловом КПД — они могли привести к опусканию поршня. Энергия, необходимая для создания турбулентности в камере сгорания, учитывается в насосных потерях. Положительной особенностью двигателя IDI является то, что насосу высокого давления не требуется создавать высокое давление для распыления топлива.

Посмотреть все 5 фотографий Используется с двигателями Cummins 5,9 и 6,7 л, Duramax 6,6 л, а также 6,0 л, 6,4 и 7,3 л двигателями Power Stroke.

Прямой впрыск (DI)
Прямой впрыск происходит, когда топливная форсунка распыляется непосредственно в камеру сгорания. Поршни этих двигателей имеют куполообразную форму, чтобы создать приют для пламени. Одна из целей распыления топлива в камеру сгорания — не задевать верхнюю часть поршня или стенки цилиндра, потому что падение температуры не позволяет топливу сгорать.Дизели с прямым впрыском более эффективны, но для поддержания горения требуется высокое давление впрыска. DP

«Температура поверхности головки цилиндров и максимальное давление в дизельном двигателе» Джаянт М. Патель

Абстрактные

«В этом отчете представлены результаты экспериментального исследования влияния 1) расхода топлива в дизельном двигателе на среднюю температуру поверхности головки блока цилиндров 2) частоты вращения двигателя и нагрузки на максимальное давление в цилиндре.

Быстродействующая термопара была закреплена в головке блока цилиндров, и были измерены температуры для различных условий нагрузки и скорости. Была сделана попытка записать зависимость температуры переходной поверхности от угла поворота коленчатого вала. Некоторые сомнения относительно надежности этой записи могут возникнуть из-за очень небольшой временной задержки срабатывания термопары. Это не имеет значения для предмета данного исследования, поскольку мы имеем дело только со средней температурой.

Датчик давления использовался для измерения давления в баллоне.Сигналы от этого датчика давления и сигналы угла поворота коленчатого вала от магнитного датчика передавались на осциллограф, а запись диаграммы зависимости давления от угла поворота коленчатого вала производилась с помощью барабанной камеры. Максимальное давление и угол поворота коленчатого вала при максимальном давлении были измерены для различных условий нагрузки и скорости »- Аннотация, стр. II.

Советник (и)

Фейнгольд, Адольф

Член (-а) комитета

Frankenberg, Raymond Herman
Hornsey, Edward
Rhea, L.Г.

Отдел (а)

Машиностроение и аэрокосмическая техника

Название степени

M.S. в машиностроении

Издатель

Университет Миссури в Ролле

Права

© 1965 Jayant M. Patel, Все права защищены.

Тип документа

Диссертация — Открытый доступ

Предметные рубрики

Дизельный двигатель — Цилиндры
Дизельный двигатель — Расход топлива
Тепло — Передача — Размер

Рекомендуемое цитирование

Патель, Джаянт М., «Температура поверхности ГБЦ и максимальное давление в дизельном двигателе» (1965 г.). Магистерские диссертации . 5693.
https://scholarsmine.mst.edu/masters_theses/5693

Глава 3c — Первый закон — Закрытые системы

Глава 3c — Первый закон — Закрытые системы — Дизельные двигатели (обновлено 19.03.2013)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

c) Дизельный цикл воздушного стандарта (Компрессионное зажигание) Двигатель

The Air Стандартный дизельный цикл — идеальный цикл для Компрессионное зажигание (CI) поршневые двигатели, впервые предложенные Рудольфом Дизель более 100 лет назад.Следующая ссылка на Kruse Технологическое партнерство описывает четырехтактный работа дизельного цикла , включая короткую история Рудольфа Дизеля. Четырехтактный дизельный двигатель обычно используется в автомобильных системах, тогда как более крупные морские системы обычно используйте двухтактный дизельный цикл . Еще раз у нас есть отличная анимация от Matt Кевени , представляя работу четырехтактный дизельный цикл .

Фактический цикл CI чрезвычайно сложен, поэтому в при первоначальном анализе мы используем идеальное «стандартное» допущение, в котором рабочее тело представляет собой фиксированную массу воздуха, испытывающего полный цикл, который рассматривается как идеальный газ.Все процессы идеальны, горение заменяется добавлением тепла к воздух, а выхлоп заменяется процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух в исходное состояние.

Идеальный дизельный двигатель воздушного стандарта выдерживает 4 отдельные процессы, каждый из которых может быть проанализирован отдельно, как показан в P-V диаграммы ниже. Два из четырех процессов цикла адиабатические процессы (адиабатический = отсутствие передачи тепла), таким образом, прежде чем мы можем продолжить, нам нужно разработать уравнения для идеального газа адиабатический процесс следующим образом:

Адиабатический процесс идеального газа (Q = 0)

Результатом анализа являются следующие три основных форм, представляющих адиабатический процесс:


где k — коэффициент теплоемкостей и имеет номинальное значение 1.4 в 300К по воздуху.

Процесс 1-2 — это процесс адиабатического сжатия. Таким образом, температура воздуха увеличивается во время сжатия. процесс, а при большой степени сжатия (обычно> 16: 1) он достигнет температуры воспламенения впрыскиваемого топлива. Таким образом данный условия в состоянии 1 и степень сжатия двигателя, в для определения давления и температуры в состоянии 2 (при конец процесса адиабатического сжатия) имеем:

Работа W 1-2 , необходимая для сжатия газа показана как область под кривой P-V и оценивается как следует.

Альтернативный подход с использованием уравнения энергии использует преимущество адиабатического процесса (Q 1-2 = 0) приводит к гораздо более простому процессу:


(спасибо студентке Николь Блэкмор за то, что она рассказала мне об этой альтернативе подход)

Во время процесса 2-3 топливо впрыскивается и сгорает. и это представлено процессом расширения при постоянном давлении. В состояние 3 («прекращение подачи топлива») процесс расширения продолжается адиабатически с понижением температуры до тех пор, пока не произойдет расширение полный.

Процесс 3-4, таким образом, представляет собой процесс адиабатического расширения. Общая работа расширения составляет W exp . = (Ш 2-3 + Ш 3-4 ) и показан как область под P-V диаграмму и анализируется следующим образом:

Наконец, процесс 4-1 представляет постоянный объем процесс отвода тепла. В реальном дизельном двигателе газ просто выпускается из цилиндра, и вводится свежий заряд воздуха.

Чистая работа W net , выполненная за цикл, составляет определяется по формуле: W net = (W exp + W 1-2 ), где, как и раньше, работа сжатия W 1-2 отрицательна (работа выполнена по системе ).

В дизельном двигателе Air-Standard ввод Q в происходит за счет сжигания топлива, которое впрыскивается контролируемым образом, в идеале приводящий к процессу расширения при постоянном давлении 2-3 как показано ниже. При максимальном объеме (нижняя мертвая точка) сгоревшие газы просто истощаются и заменяются свежим зарядом воздуха. Это представлен эквивалентным процессом отвода тепла с постоянным объемом Q из = -Q 4-1 . Оба процесса анализируются следующим образом:

На этом этапе мы можем удобно определить КПД двигателя по тепловому потоку:

__________________________________________________________________________

В этом разделе резюмируются следующие проблемы:

Задача 3.4 А поршневой цилиндр без трения содержит 0,2 кг воздуха при 100 кПа. и 27 ° С. Теперь воздух медленно сжимается в соответствии с соотношением P V k = константа, где k = 1,4, до достижения конечной температура 77 ° C.

  • a) Рисунок P-V диаграмма процесса относительно соответствующей константы температурными линиями и обозначьте проделанную работу на этой диаграмме.

  • б) Использование основного определение границ выполненных работ определить границы работ выполнено в процессе [-7.18 кДж].

  • c) Используя уравнение энергии, определите тепла. передано в процессе [0 кДж] и убедитесь, что процесс находится в факт адиабатический.

Производное все уравнения использовались начиная с с основным уравнением энергии для непроточной системы уравнение для изменения внутренней энергии идеального газа (Δu) основное уравнение для выполненной граничной работы и уравнение состояния идеального газа [ P.V = m.R.T ]. Использовать значения удельной теплоемкости определены при 300К для всего процесс.

Проблема 3.5 Учитывать ход расширения только типичный дизельный двигатель Air Standard, имеющий степень сжатия коэффициент 20 и коэффициент отсечки 2. В начале процесса (впрыск топлива) начальная температура 627 ° C, воздух расширяется при постоянном давлении 6,2 МПа до отсечки (объемное соотношение 2: 1). Впоследствии воздух адиабатически расширяется (без теплопередачи). пока не достигнет максимальной громкости.

  • a) Нарисуйте это процесс на P-v диаграмма, четко показывающая все три состояния.Укажите на схеме общая работа, проделанная в течение всего процесса расширения.

  • б) Определите температуры, достигнутые в конце постоянного давления (топливо впрыск) процесс [1800K], а также в конце процесса расширения [830K], и нарисуйте три соответствующие линии постоянной температуры на P-v диаграмма.

  • c) Определите общая работа, выполненная во время такта расширения [1087 кДж / кг].

  • г) Определите общее количество тепла, подаваемого в воздух. во время такта расширения [1028 кДж / кг].

Вывести все используемые уравнения исходя из уравнения состояния идеального газа и адиабатического процесса соотношения, основное уравнение энергии для замкнутой системы, внутренняя энергия и энтальпия изменяют соотношения для идеального газа, и базовое определение граничной работы, выполняемой системой (при необходимости). Используйте значения удельной теплоемкости, определенные при 1000K для всего процесс расширения, полученный из таблицы Specific Теплоемкость воздуха .

Решенная проблема 3.6 Идеальный дизельный двигатель, работающий в стандартном воздушном степень сжатия 18 и степень отсечки 2. В начале процесса сжатия рабочая жидкость находится при 100 кПа, 27 ° C (300 К). Определите температуру и давление воздуха в конце каждого процесса, чистый объем работы за цикл [кДж / кг] и термический КПД.

Обратите внимание, что номинальные значения удельной теплоемкости для воздуха при 300K используются C P = 1,00 кДж / кг.K, C v = 0.717 кДж / кг · K ,, и k = 1,4. Однако все они являются функциями температура, и с чрезвычайно высоким температурным диапазоном при работе с дизельными двигателями можно получить значительные ошибки. Один подход (который мы примем в этом примере) заключается в использовании типичного средняя температура на протяжении всего цикла.

Подход к решению:

Первый шаг — нарисовать диаграмму, представляющую проблема, включая всю необходимую информацию. Мы замечаем, что не указаны ни объем, ни масса, поэтому диаграмма и решение будут быть в конкретных количествах.Самая полезная диаграмма для тепловой двигатель P-v схема полного цикла:

Следующим шагом является определение рабочей жидкости и определитесь с основными уравнениями или таблицами для использования. В этом случае рабочая жидкость — воздух, и мы решили использовать среднюю температура 900K на протяжении всего цикла для определения удельной теплоемкости значения емкости представлены в таблице Удельная теплоемкость воздуха .

Теперь мы проходим все четыре процесса, чтобы определять температуру и давление в конце каждого процесса.

Обратите внимание, что альтернативный метод оценки давление P 2 — это просто использовать уравнение состояния идеального газа, как показано ниже:

Любой из подходов удовлетворителен — выберите тот, который вам удобнее. Теперь продолжим с топливом процесс постоянного давления впрыска:



Обратите внимание, что даже если проблема требует «net производительность за цикл »мы рассчитали только тепло в и разогреть.В случае с дизельным двигателем намного проще оценить значения тепла, и мы можем легко получить чистую работу из энергетический баланс за полный цикл выглядит следующим образом:

Вы можете удивиться нереально высокой температуре полученная эффективность. В этом идеализированном анализе мы проигнорировали многие эффекты потерь, которые существуют в практических тепловых двигателях. Мы начнем понять некоторые из этих механизмов потерь, когда мы изучаем Второй закон in Глава 5 .

______________________________________________________________________________

В части d) Закона Первый закон — Цикловые двигатели Отто

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли под лицензией Creative Общедоступное авторское право — Некоммерческое использование — Совместное использование 3.0 Соединенные Штаты Лицензия

Насколько сильно нагревается камера сгорания в автомобиле? [Ответ может вас удивить!]

Мы можем получать комиссию за покупки, сделанные по ссылкам в этом посте.

Независимо от того, являетесь ли вы механиком на выходных, стойким приверженцем коробки передач или просто владельцем транспортного средства, интересующимся, как работает ваша машина, вы можете узнать больше о том, как двигатель сжигает топливо для создания мощности. Многие общие вопросы связаны с тем, что вызывает перегрев двигателя. Вам может быть интересно, насколько сильно нагревается двигатель вашего автомобиля, особенно в его самом горячем пространстве — камере сгорания.Что ж, не удивляйтесь: мы провели исследование и у нас есть для вас ответ!

Температура горящих газов внутри камеры сгорания обычно составляет около 2800 ° F. В дизельном двигателе эта температура остается довольно стабильной. В бензиновом двигателе при определенных обстоятельствах температура может достигать 4500 ° F или более. Однако система охлаждения двигателя транспортного средства поддерживает температуру стенок камеры сгорания от 265 ° F до 475 ° F.

В оставшейся части этой статьи мы расскажем, как сильно нагревается камера сгорания и что удерживает металл в двигателе от плавления.Мы также объясним, почему температура в камере сгорания различается в дизельных и бензиновых двигателях. И мы дадим вам несколько советов, как убедиться, что двигатель вашего автомобиля остается холодным даже в тяжелых условиях вождения. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Насколько сильно нагревается камера сгорания в автомобиле?

Камера сгорания — это пространство внутри каждого цилиндра двигателя автомобиля, где топливо смешивается с воздухом, воспламеняется и сгорает. Этот процесс преобразует химическую энергию топлива в механическую, которая толкает поршень в цилиндр.Движение поршня, в свою очередь, запускает сложную серию механических взаимодействий, которые в конечном итоге приводят в действие автомобиль.

Однако процесс сгорания неэффективен: 70% энергии горящей смеси топлива и воздуха выделяется в виде тепла. Это резко повышает температуру в камере сгорания, и большая часть этого тепла передается стенкам камеры сгорания и всему блоку двигателя.

Типичная температура горящих газов внутри автомобильной камеры сгорания составляет около 2800 ° F.Конечно, нельзя допустить, чтобы металлические части двигателя стали такими горячими: сталь плавится при 2500 ° F, а алюминиевые сплавы плавятся при температуре около 1200 ° F, когда одна или несколько металлических частей в двигателе достигают критической температуры и начинает деформироваться, следует катастрофический отказ двигателя.

Таким образом, современные автомобильные двигатели имеют сложные системы охлаждения, предназначенные для удержания металлических поверхностей внутри и вокруг камеры сгорания при гораздо более низких температурах. В следующих примерах подробно описаны типичные температуры различных деталей двигателя, связанных с сгоранием, при нормальной работе:

  • Впускной клапан: 475 ° F
  • Выпускной клапан: 1200 ° F
  • Свеча зажигания: 1100 ° F
  • Лицевая сторона поршня: 575 ° F
  • Стенка цилиндра: 375 ° F

Аналогичным образом, исследование Общества автомобильных инженеров (SAE) показало, что температура стенок камеры сгорания (верхней части стенки цилиндра), в частности, колеблется от 265 ° F при ограниченном дросселе до 475 ° F с дроссельная заслонка широко открыта.

Насколько горячо сгорание?

Начальная температура сгорания в двигателе транспортного средства определяется двумя факторами: теплотой пламени и дополнительным теплом, вызванным сжатием газов в камере сгорания. В этом отношении бензиновые и дизельные двигатели отличаются друг от друга, поэтому мы рассмотрим их отдельно.

Бензиновый двигатель

В бензиновом двигателе после того, как топливо впрыскивается топливной форсункой в ​​камеру сгорания, свеча зажигания воспламеняет топливо.Температура образовавшегося пламени составляет около 2600 ° F. Большинство бензиновых двигателей имеют степень сжатия 9: 1 в камере сгорания; это давление добавляет около 200 ° F, повышая типичную температуру сгорания до 2800 ° F.

В зависимости от формы камеры сгорания, нагрузки на двигатель и числа оборотов в минуту, на которых движется автомобиль, температура горящих газов в бензиновом двигателе может достигать 4500 ° F. В экстремальных ситуациях может достигать до 6000 ° F.

Дизельный двигатель

Напротив, в дизельных двигателях начальная степень сжатия составляет 20: 1, воздух нагревается до 1200 ° F или более перед тем, как топливо впрыскивается в камеру сгорания.Когда топливо воспламеняется, в результате сгорания добавляется еще 2600 ° F, что дает общую начальную температуру сгорания 3800 ° F.

Сразу после запуска двигателя поршень опускается ниже в цилиндре. Это эффективно увеличивает объем камеры сгорания и снижает степень сжатия, так что температура в камере падает. Он стабилизируется на отметке около 2800 ° F. В отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель поддерживает эту температуру сгорания: всякий раз, когда термостат определяет повышение температуры, он дает сигнал поршню опускаться ниже в цилиндре.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот дизельный термостат для Ford Powerstroke 7.3 на Amazon.

Как охладить камеру сгорания?

Учитывая все тепло, выделяемое в камере сгорания, очень важно, чтобы каждый двигатель имел хорошо спроектированную систему охлаждения. Если металлические части двигателя станут слишком горячими, они могут расплавиться, что приведет к катастрофическому отказу двигателя. Производители автомобилей разработали два основных способа охлаждения камеры сгорания и блока двигателя.

Жидкостное охлаждение

Почти все автомобили, производимые в настоящее время, используют систему жидкостного охлаждения для отвода тепла от блока цилиндров. Насос направляет охлаждающую жидкость (смесь воды и этанола) через ряд шлангов и портов. Когда охлаждающая жидкость проходит через блок цилиндров, она отводит тепло от металлических поверхностей. Затем охлаждающая жидкость проходит через радиатор, где передает тепло тонким металлическим ребрам, которые затем излучают это тепло в окружающий воздух.

Как владельцу транспортного средства критически важно поддерживать охлаждающую жидкость в автомобиле на оптимальном уровне, как описано в руководстве по эксплуатации.Большинство механиков также рекомендуют промывать систему и менять охлаждающую жидкость каждые два года или 30 000 миль.

Нажмите здесь, чтобы увидеть эту безводную охлаждающую жидкость Evans на Amazon.

Керамическое покрытие на головке цилиндров

Некоторые производители также наносят керамическое покрытие на внутреннюю часть ГБЦ. Поскольку керамика с трудом передает тепло, это помогает защитить металлические стенки цилиндра от поглощения и передачи тепла остальной части блока цилиндров.

Что можно сделать, чтобы охладить блок двигателя

Если у вас относительно новый автомобиль, вам мало что нужно делать для защиты двигателя от тепла сгорания, кроме как следить за тем, чтобы охлаждающая жидкость оставалась свежей и залитой. Но если у вас старый автомобиль — особенно винтажный маслкар, на котором вы любите жестко водить — вот несколько советов, как сохранить двигатель холодным.

Установите лучший радиатор

Замените старый медно-латунный радиатор на качественный и высокоэффективный радиатор из алюминиевого сплава.Он на 30 фунтов легче и намного быстрее рассеивает тепло, сохраняя ваш двигатель прохладным без снижения производительности.

Предупреждение: убедитесь, что вы приобрели радиатор, специально разработанный для марки, модели и года выпуска вашего автомобиля, чтобы все отверстия для винтов и клапанов / шлангов находились в нужных местах.

Щелкните здесь, чтобы увидеть замену радиатора Mustang 1970-1973 годов на Amazon.

Установите более мощный насос охлаждающей жидкости

Замените старый тяжелый насос охлаждающей жидкости на новый, более легкий и эффективный.Чем эффективнее ваша помпа пропускает охлаждающую жидкость через двигатель в радиатор, тем лучше она охлаждает блок двигателя.

Edelbrock производит широкий ассортимент насосов охлаждающей жидкости для старинных автомобилей и грузовиков, причем качество превосходное. Опять же, убедитесь, что вы точно соответствуете марке, модели и году выпуска вашего автомобиля.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот водяной насос Edelbrock на Амазонке.

Создайте больше воздушного потока с помощью усовершенствованного вентилятора

Замена старого вентилятора радиатора вашего автомобиля на новый, чтобы увеличить поток воздуха через радиатор.А больший поток воздуха означает лучшее и более быстрое охлаждение. Обычно лучше всего подходят механические вентиляторы, но и качественный электрический вентилятор тоже может отлично справиться с этой задачей. Размер и форма вентилятора, который вы выбираете, могут зависеть от того, какие еще модификации вы внесли в свой двигатель и какое пространство доступно для вентилятора.

Нажмите здесь, чтобы увидеть вентилятор Flex-A-Lite на Amazon.

Является ли камера сгорания частью головки цилиндров?

Камера сгорания является частью головки блока цилиндров.В частности, это пространство внутри цилиндра, которое ограничено головкой поршня (внизу), внутренней и верхней частью цилиндра (вверху) и стенками цилиндра (сторонами). Объем камеры сгорания изменяется в зависимости от положения поршня.

Вот как это работает. Большинство автомобильных двигателей имеют 4, 6 или 8 цилиндров. В каждом цилиндре есть поршень, который перемещается вверх и вниз в четырехтактном цикле:

  1. Впуск: головка поршня находится в самой нижней точке цилиндра.Объем камеры сгорания максимальный. Топливо разбрызгивается в камеру через впускной клапан в верхней части головки блока цилиндров.
  2. Сжатие: головка поршня поднимается, сжимая топливно-воздушную смесь. Объем камеры сгорания сокращается. Компрессия повышает температуру топливовоздушной смеси.
  3. Сгорание: головка поршня находится в самой высокой точке цилиндра. Объем камеры сгорания минимальный. Смесь топлива и воздуха воспламеняется и горит, выделяя тепло и механическую энергию.
  4. Выхлоп: поршень опускается в нижнюю точку цилиндра. Объем камеры сгорания увеличивается до максимума. Механическая энергия сгорания перемещает поршень; тепло отводится через выпускной клапан в верхней части цилиндра.

Насколько горячий цилиндр двигателя?

Во время нормальной работы стенки цилиндра двигателя могут нагреваться до 375 ° F. Конечно, без хорошо функционирующей системы охлаждения цилиндр стал бы намного горячее и со временем расплавился бы.Особенно важно поддерживать температуру стенок цилиндра на уровне 375 ° F или ниже, потому что более высокие температуры приведут к отвердеванию любых углеродных отложений на стенках, что приведет к его скоплению и отрицательно скажется на производительности.

При закрытии

Температура внутри двигателя вашего автомобиля, особенно в камере сгорания, горячая, горячая, горячая! Теперь, когда вы знаете только , как горячих предметов может попасть под капот, вы лучше понимаете, насколько важно поддерживать работу системы охлаждения двигателя вашего автомобиля с максимальной эффективностью.Зная, что все это тепло отводится от двигателя через радиатор, вы можете продолжать движение по шоссе, будучи уверенными, что ваша поездка выдержит!

Вам также могут понравиться:

Как масло попадает в камеру сгорания в автомобиле?

10 признаков пропуска зажигания в двигателе, о которых должен знать каждый водитель

Деактивация цилиндров в дизельном топливе набирает обороты по мере приближения новых нормативов выбросов

Время для производителей грузовых автомобилей приближается к выполнению сложных новых требований по выбросам в 2024 и 2027 годах.

На этих двух горизонтах сокращение выбросов NOx до 90 процентов, выбросов CO2 на 25–30 процентов плюс новый цикл низкой нагрузки и эксплуатационные характеристики, как показывает Eaton в видеоролике о дезактивации цилиндров дизельного двигателя (CDA). Эта новая технология имеет реальные перспективы для сокращения выбросов при одновременном повышении экономии топлива, но именно борьба за выбросы действительно вышла на первый план и привела к формированию различных партнерских отношений.

Eaton работал с Cummins над испытанием CDA в двигателе Cummins Efficiency Series X15.Cummins также работал с Jacobs Vehicle Systems и Тулой над отключением цилиндров. Все они преследуют одну и ту же цель — довести дизельные двигатели до соответствия новым требованиям при низкой нагрузке, например, когда двигатель работает на холостом ходу или на низких оборотах. Выключая половину цилиндров и уменьшая воздушный поток, CDA приводит к повышению температуры выхлопных газов в остальных цилиндрах, что, в свою очередь, приводит к повышению температуры во время процесса избирательного каталитического восстановления (SCR). Больше тепла — меньше выбросов.

Компания Eaton, которая произвела блок клапанного механизма CDA, показанный выше, сообщает, что идеальная температура в обычных дизельных двигателях во время SCR после обработки составляет от 250 до 400 градусов Цельсия (482 и 752 градусов по Фаренгейту). Двигатели могут с трудом достичь этих температур во время циклов низкой нагрузки. Дизельный CDA может повышать температуру SCR от 100 до 200 градусов Цельсия (212-392 градусов по Фаренгейту) в условиях низкой нагрузки и в конечном итоге превышать 500 градусов Цельсия (932 градусов по Фаренгейту), что резко снижает NOx, CO2 и десульфатирует SCR.

«Включение цикла с низкой нагрузкой и возможность добиться лучших результатов в этой работе с низким энергопотреблением — действительно сложная задача, и именно здесь деактивация цилиндров является одной из ключевых технологий, которую мы оцениваем с точки зрения будущих нормативных требований, поскольку она позволяет чтобы не только повысить эти температуры, но и улучшить экономию топлива, пока вы это делаете », — сказала Лиза Фаррелл, директор Cummins по продвинутой системной интеграции.

«Большинство наших традиционных методов сегодня поддерживают теплый катализатор и сжигают намного больше топлива.Таким образом, с учетом требований по выбросам CO2 и целей по изменению климата, конечно, мы не хотим этого делать для соблюдения будущих правил по выбросам NOx », — продолжил Фаррелл.

«Работа, проделанная ЮЗНИИ (Юго-западным научно-исследовательским институтом) над двигателем Cummins 15L, продемонстрировала, что при использовании двойной системы SCR с двойным дозированием и системой Eaton CDA достигается снижение NOx на 90% (выполнение целевых показателей CARB по сверхнизкому уровню NOx ), в то время как выбросы CO2 снижены на 1% в цикле FTP и на 5% в цикле низкой нагрузки по сравнению с сегодняшним двигателем », — сказал Фабиано Контарин, директор по продукту управления воздушным потоком двигателя в Eaton’s Vehicle Group.Eaton тестирует CDA с HLA (гидравлический регулятор зазора), «который не требует обслуживания, в то время как CDA с механической регулировкой зазора будет следовать обычным процедурам технического обслуживания, как и сегодня», — сказал он. Деактивация цилиндров Eaton уже давно применяется в бензиновых двигателях. Как сообщила Тула Commercial Carrier Journal, его система CDA Dynamic Skip Fire, которая использовалась в двигателе Cummins X15, используется более чем в миллионе автомобилей General Motors.

Что касается бензина, то на более мощных двигателях — например, V8 — экономия топлива может легко составить от 10 до 15 процентов, — пояснил Джон Фуэрст, старший вице-президент по техническим вопросам в Туле.

В то время как Тула сообщила об экономии топлива на 4 процента за счет дизельного CDA, сокращение выбросов при работе с малой нагрузкой — вот где происходит настоящее волшебство.

«Мы демонстрируем сокращение выбросов NOx на две трети в цикле с низкой нагрузкой в ​​сочетании с почти 4% снижением выбросов CO2», — сказал Фуэрст.

Хотя экономия топлива в дизельном CDA может показаться не такой уж большой по сравнению с его бензиновыми аналогами, в трудолюбивом грузовике 8-го класса она все же может быстро накапливаться.

«Стоимость технологии CDA может окупиться за счет экономии топлива за 1 год на среднем грузовике класса 8», — сказал Фабиано Контарин, директор по продукту управления воздухом в двигателе Eaton’s Vehicle Group.

Коромысло Eaton CDA. «Деактивация цилиндров состоит из деактивации открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов и одновременного отключения впрыска топлива в определенные цилиндры», — сказал Контарин. «Мы не ожидаем, что CDA повлияет на срок службы масла и двигателя, и сейчас у нас нет доказательств этого. Наши испытания показали, что нет никаких неблагоприятных последствий износа для циклов отключения». Eaton В дополнение к CDA, Jacobs Vehicle Systems рассматривает другие технологии для дизельных двигателей, над которыми он работал, в том числе двухступенчатые системы срабатывания регулируемых клапанов, такие как цикл Миллера, а также раннее открытие впускного клапана и активная декомпрессия, которые станут жизнеспособными подходами к снижению выбросов дизельных двигателей, поскольку в отрасли все больше используются электрические силовые агрегаты. которые не всегда подходят для работы.

«По-прежнему существует много приложений, в которых чисто электрические силовые агрегаты не обеспечивают функций, необходимых для перевозки грузов, ни с точки зрения логистики, ни с точки зрения экономики», — сказал Робб Янак, директор по новым технологиям компании Jacobs. «Таким образом, мы видим, что в обозримом будущем дизельный двигатель будет востребован. Цель Джейкобса и других специалистов в области разработки силовых агрегатов для грузовых автомобилей — продемонстрировать способы сделать дизельный двигатель максимально эффективным и чистым.”

Незавершенные работы

Дизели давно ценились за их высокую энергоэффективность, которая намного превосходит бензиновые двигатели с точки зрения экономии топлива. Однако одной из основных характеристик впечатляющей экономии топлива является ахиллесова пята.

«В дизельном двигателе, обычно при малых нагрузках, у вас есть много избыточного воздуха в случае сгорания, и это действительно здорово для эффективности и для переходной реакции и возможности быстрой заправки топлива для дизелей, но это также может быть сложно, потому что он также обеспечивает очень низкие температуры выхлопных газов при более легких нагрузках », — пояснил Фаррелл.

«Имея возможность по существу запускать двигатель с меньшим рабочим объемом, который вы получаете, когда вы деактивируете некоторые цилиндры для того же количества мощности, вы получаете более горячий выхлоп и более эффективное сгорание в работающих цилиндрах. . »

К сожалению, есть некоторые недоразумения, связанные с отключением цилиндров. Например, как объяснил Фуэрст, CDA не будет препятствовать потреблению электроэнергии, когда это необходимо.

«Люди могут подумать:« У меня есть автомобиль, грузовик или автомобиль, и у него отключены цилиндры.От чего я отказываюсь, если эта штука отключает цилиндры? Сколько мощности я теряю? И ответ — абсолютно ничего. Вы ничего не теряете. Каждый раз, когда вы нажимаете педаль, вы сразу получаете всю (мощность). Так что вы не откажетесь ни от мощности, ни от крутящего момента, ни от чего еще ».

«Мы не заметили каких-либо изменений в сроке службы моторного масла при эксплуатации CDA», — сказал Робб Янак, директор по новым технологиям Jacobs Vehicle Systems. «В механизме CDA используется стандартное моторное масло для переключения между режимами CDA, и, как и моторные тормоза, которые мы проектируем, наши системы не заметно сокращают срок службы моторного масла.«Jacobs Vehicle Systems

Разработка CDA для двигателей грузовых автомобилей Класса 8 — немалый подвиг. Это сложная система, которая порождает некоторые интересные проблемы.

« Одна из «предполагаемых» проблем при применении CDA на двигателях HD NVH (шум, вибрация и резкость), — сказал Контарин. — Eaton много работал над этой темой и разработал стратегию срабатывания CDA, которая ограничивает NVH.

«Проще говоря, такая стратегия состоит из выбора количества активных цилиндры в зависимости от скорости и нагрузки, чтобы избежать резонанса и, следовательно, подобных вибраций, как сегодня », — продолжил Контарин.«Eaton также выполнил тестирование и анализ шумового шума на уровне транспортного средства, отметив, что при необходимости опоры двигателя могут быть оптимизированы для достижения приемлемого уровня шумового шума транспортного средства».

Jacobs, к счастью, смог решить проблемы с клапанным механизмом, которые уникальны для дизельных систем CDA.

«Одна из проблем заключается в том, что мы увидели, что системы, разработанные для рынка легковых автомобилей, плохо переносятся на дизельные двигатели HD из-за гораздо более высоких нагрузок на систему клапанного механизма и требований к долговечности», — пояснил Янак.

«К счастью, Джейкобс уже разрабатывал систему дезактивации, когда мы создавали ее для нашего моторного тормоза высокой мощности, который был специально разработан для этих требований к двигателям высокой мощности», — продолжил Янак. «Поэтому, когда появился интерес к CDA для этого рынка, у нас уже был более чем десятилетний опыт испытаний на прочность и транспортных средств».

Хотя Фаррелл сказал, что ограничения COVID замедлили их тестирование X15 с CDA в дороге, они все еще продвигаются вперед в реализации этих планов и уже имеют некоторые интересные лабораторные результаты, чтобы поделиться ими на Всемирном конгрессе SAE, который состоится. онлайн с 13-15 апреля.

Дизели главной двигательной установки подводных лодок — Глава 8

8
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
A. ОБЩЕЕ
8A1. Назначение систем охлаждения. современные высокоскоростные дизельные двигатели большой мощности строго ограничены максимальной температурой, при которой они могут безопасно работать.Для поддержания температуры ниже максимальной допустимый предел, используются различные типы систем охлаждения. Тепловой КПД двигатель был бы значительно улучшен, если бы не необходимо предусмотреть систему охлаждения. Потери системы охлаждения вместе с потерей тепла во время горения, работы и выхлопа периодов, снизить тепловую эффективность двигатель на сравнительно небольшой процент. Показано ниже приведены проценты полезной работы и различные потери от сгорания мазут в дизельном цилиндре:
На полезную работу (термический КПД тормозов) 30-35 процентов
К выхлопным газам 30-35 процентов
К охлаждающей воде и трению 30-35 процентов
Излучение , смазочное масло и т. д. 0-5 процентов

Есть три практических причины для охлаждения двигателя:

1. Для сохранения масляной пленки смазки на поршни, стенки цилиндров и другие движущиеся части как описано в главе 7. Эта масляная пленка должна для обеспечения адекватной смазки. Образование масляной пленки во многом зависит от градус от вязкости масла. Если двигатель система охлаждения не поддерживала температуру двигателя на уровне, который гарантировал бы образование масляной пленки, недостаточная смазка и, как следствие, чрезмерный износ двигателя результат. Если двигатель слишком холодный, в смазочном масле образуется конденсат и образуются кислоты. и отстой.

2. Чтобы избежать слишком большого разброса размеры деталей двигателя. Большая разница между рабочими температурами при различных нагрузках приводит к чрезмерным изменениям в размеры подвижных частей. Эти чрезмерные изменения также происходят при большой разнице между холодной и рабочей температурой деталей. Эти изменения в размерах

приводят к изменению зазоров между движущиеся части. В нормальных условиях эксплуатации эти зазоры очень малы и любые изменение размеров движущихся частей может вызывают недостаточные зазоры и последующие недостаточная смазка, повышенное трение и возможен захват.

3. Для сохранения прочности металлов использовал. Высокие температуры изменяют прочность и физические свойства различных черных металлов металлы, используемые в двигателе. Например, если головка блока цилиндров подвергается воздействию высоких температур без охлаждения, предел прочности на разрыв металл восстанавливается, что может привести к разрушению. Эта высокая температура также вызывает чрезмерное расширение металла, которое может привести к срезание болтов цилиндра.

Головки цилиндров, рубашки цилиндров, цилиндр лайнеры, выпускные коллекторы, клапаны и выпускные колена обычно охлаждаются водой.Поршни могут охлаждаться водой или маслом. В нынешнем флоте типа подводных установок, поршни охлаждается смазочным маслом, которое, в свою очередь, охлаждается водяным охлаждением двигателя. Важно сохранить все части двигателя примерно одинаковы температура по возможности. В некоторой степени это может быть достигнуто конструкцией двигателя. Для Например, водная рубашка должна закрывать по всей длине хода поршня, чтобы избежать возможно неравномерное расширение различных секций цилиндра и гильзы цилиндра.

Требуется время, чтобы провести тепло через любое вещество, поэтому чем толще металл, тем медленнее проводимость. Это один из причины, по которым размер цилиндров в дизельных двигателях ограничено, потому что чем больше цилиндр, тем более толстый материал, необходимый для вкладышей и головки блока цилиндров, чтобы выдерживать давление сгорания. Более толстые металлы вызывают внутренние поверхности нагреваются, потому что тепло не так быстро переносится в охлаждающую воду.

8A2.Работа системы охлаждения. Один основных факторов, влияющих на собственное

159

охлаждение двигателя — это скорость потока воды через систему. Чем быстрее скорость потока, тем меньше опасность образования накипи, и образование горячих точек, так как высокий скорость воды оказывает размывающее действие на металлические поверхности курток, а тепло увлекается быстрее.Когда скорость циркулирующей воды медленнее, сброс температура выше и уносится больше тепла на галлон циркулирующей воды. Когда циркуляция ускоряется, каждый галлон вода уносит меньше тепла и сброс температура воды падает, в результате чего относительно крутой ходовой двигатель.

Температуру двигателя можно контролировать с помощью температуры нагнетания охлаждающая вода. Это можно сделать двумя способами: в зависимости от расположения трубопровода и тип используемого насоса.Общие и простой метод — контролировать количество воды перекачивается с помощью дроссельного клапана в насос нагнетания в систему охлаждения двигателя. Затем можно заставить воду пропускать больше медленно через двигатель и разряжаться при более высокой температуре или пройти больше рэпа холостой ход при более низкой температуре. Если насос приводимый отдельно электродвигателем, такой же эффект можно получить, замедлив или ускорение насоса. Другой способ контролировать температуру, чтобы обойти некоторые из теплая сбрасываемая вода вокруг кулера и непосредственно на всасывающей стороне насоса.Этот метод дает более равномерную температуру. по всей системе охлаждения и сохраняет прохождение воды с большей скоростью.

Во всех современных двигателях последний метод используется и выполняется автоматически средствами терморегулятора. Эти регуляторы могут быть настроены на получение любой желаемой температуры на выходе из двигателя. Они используются не только для регулирования подачи пресной воды, но также для косвенного регулирования температуры смазочного материала. масло выходит из охладителя смазочного масла. Это возможно, потому что прошедшая пресная вода через регулятор и охладитель пресной воды используется в качестве охлаждающего агента в смазочном масле кулер.Это позволяет максимальное количество управляемость пресной воды и смазки температуры масла с использованием минимальной количество оборудования.

8A3. Типы систем охлаждения. Два типа систем охлаждения широко используются, Открытая система и закрытая система . В открытую система двигатель охлаждается непосредственно солью воды. В закрытой системе двигатель охлаждается. пресной водой, а затем пресная вода охлаждается соленой водой.Закрытый тип охлаждения система сегодня широко используется во всех современных средне- и высокоскоростные дизельные двигатели.

Система охлаждения открытого типа имеет много недостатки, наиболее важным из которых является воздействие на двигатель образования накипи, морских отложений и отложений грязи в трубопроводах, и колебания температуры морской воды. Масштаб или отложения не только ограничивают поток воды в водяные каналы двигателя, но также действуют как одеяло и препятствуют передаче тепла охлаждающей воде. Это препятствует адекватному охлаждению деталей двигателя. что может привести к серьезным затруднениям.

8A4. Системы охлаждения открытого типа. Срок открытая система используется, потому что соленая вода взят прямо из моря, прошел через системы, а затем сбрасывается за борт.

В типичной системе забирается соленая вода. через морские клапаны и сетчатый фильтр центробежным насосом, а затем выгружается через теплообменник или охладитель смазочного масла, где охлаждает смазочное масло. Вода тогда переходит к рубашкам гильз цилиндров, выхлопу рубашки коллектора, рубашки всасывания выхлопных газов, внутренний выпускной клапан, забортные морские клапаны, и к кожухам выхлопных клапанов забортного двигателя и спреи.Часть воды можно отвести в топливная компенсационная водная система. Остальные вода проходит через рубашки глушителя и потом за борт.

Используется система охлаждения открытого типа. только на двигателях старых типов подводных лодок, особенно классов O, R и S. Все двигателей для подводных лодок более позднего типа являются спроектирован с системами охлаждения закрытого тип.

8A5. Системы охлаждения закрытого типа. Закрыто типа, или системы охлаждения пресной водой состоят в основном из двух совершенно разных систем — система охлаждения пресной водой и соленая вода система охлаждения.В системе охлаждения пресной водой та же самая пресная вода постоянно повторно используется для охлаждения двигателя. Вода циркулирует в охлаждающих пространствах двигателя.

160

с помощью прилагаемого циркуляционного насоса пресной воды. Затем вода направляется в охладитель пресной воды, где он охлаждается соленой водой из соли система водяного охлаждения. После того, как он уйдет из кулера, пресная вода может или не может, в зависимости от установка, пройдите смазочное масло охладитель действует как охлаждающий агент для смазки масло.Затем вода возвращается в пресную воду. насос, замыкающий контур.

Температура пресной воды обычно регулируется с помощью автоматического регулирующего клапана. который поддерживает температуру пресной воды при любом желаемом значении, минуя необходимые количество воды вокруг охладителя пресной воды.

Предусмотрен расширительный бак, который помогает в том, чтобы система пресной воды была заполнена раз, сохраняя готовый запас воды. Вентиляционное отверстие обычно предусмотрено в верхнем точка линии, чтобы в системе не было воздуха, тем самым предотвращая попадание воздуха в водяной насос.Расширительный бачок также есть оборудован мерным стеклом, по которому уровень воды в баке можно постоянно наблюдать. Если уровень воды в баке становится слишком низкий, возможно пополнение системы из судовая система снабжения пресной водой через линия подпитки на всасывающей стороне присоединенного насоса пресной воды. Любой большой порог колебание уровня воды в расширении резервуар означает некоторую утечку в или из система пресной воды. Обычно это указывает на треснувшая гильза цилиндра.

Секция соленой воды закрытого типа система охлаждения состоит из прикрепленной соли водяной насос, обычно похожий на пресную воду насос, который перекачивает соленую воду из моря через морской сундук, запорный и обратный клапан и ситечко и выгружает его через свежий охладитель воды, а затем за борт. Сброс за борт выполняет различные функции, в зависимости от индивидуальной установки. Обычно он используется для охлаждения выхлопной трубы забортного двигателя. клапан, забортный выхлопной трубопровод и глушитель.Судовая компенсационная коробка для воды и коллектора линии нагнетания также получают воду из

сброс соленой воды, циркулирующей за борт.

На двигателях генераторного типа навесное Насос для соленой воды подает соленую воду в воздухоохладители генератора и возвращает воду в сброс за борт. Дроссельные клапаны часто устанавливаются на линиях с пресной водой. охладитель и воздухоохладители генератора для управления поток воды через эти теплообменники.

Термометры и индикаторы давления есть размещены в системе в разных местах. Поваренная соль температура воды не должна превышать 122 градусов по Фаренгейту. Температура пресной воды должна быть между 140 градусов по Фаренгейту и 180 градусов по Фаренгейту, минимум 140 градусов по Фаренгейту на входе в двигатель. Температура пресной воды на выходе должна быть от 160 до 180 градусов по Фаренгейту. Температура охлаждающей воды не должна опускаться ниже 140 градусов по Фаренгейту, в противном случае она будет чрезмерной. износ двигателя и коррозия могут возникнуть, если температура падает ниже точки росы.

8A6. Циркуляция отдельной пресной воды насосы. Более ранние модели General Motors и Fairbanks-Morse (GM 16-248 и F-M 38D 8 и 9-цилиндровый 38D 8 1/8) были оборудован только насосами пресной воды. Такой дизайн сделал невозможным использование пресной воды. циркулировать в двигателе для охлаждения после остановки двигателя. В течение нормальные операции в мирное время это не слишком большой недостаток, потому что перед остановкой двигатель можно поработать на холостом ходу, пока он не заработает должным образом. охлаждение.Однако во время войны возникла чрезвычайная ситуация. погружения были обычным явлением, и отсутствие отсоединенный насос привел к очень мощному двигателю и температура в машинном отделении немедленно после дайвинга. Это было не особенно хорошо для двигатель и наложил затруднения на двигатель комнатные бригады, особенно в тропическом климате. Это условие привело к установке всего новые подводные лодки отдельно стоящих насосов пресной воды для циркуляции воды после двигателя был остановлен. Авторизованная модификация предусматривает такую ​​же установку в более старом парке. типа подводных лодок.

161


Рисунок 8-1. Типовые системы охлаждения пресной и соленой водой.

Рисунок 8-2. Система охлаждения соленой водой в надстройке.
163

8A7. Кулеры пресной воды. Двигатель вода охлаждается в теплообменнике или охладителе типа Харрисона, аналогичном охладителю, используемому в система смазочного масла. Хотя кулеры использовали на разных установках могут отличаться по внешнему виду и, возможно, в некоторой степени по интерьеру конструкции, принцип их действия идентичен.

Охладитель состоит из трубного гнезда, содержащего несколько продолговатых трубок, прикрепленных к пластина коллектора на каждом конце, чтобы сформировать сборку сердечника. Эта сборка крепится к кулеру. кожух. Продолговатые трубы разделены перегородками, образуя обмоточный проход для охлаждаемой жидкости.Жидкость охлаждается при прохождении через трубки, холодной соленой водой (пресная вода в охладители смазочного масла), который попадает в корпус, течет между трубками и выгружается через выпускное отверстие для соленой воды. Кулер оснащены цинковыми пластинами на входе забортной воды и выпускных каналов и в нижней части кулер. Эти цинки централизуют электролиз. присутствует во всех подводных системах с соленой водой. Их присутствие вызывает электролитическое действие еды. прочь и разложи цинки, а не материал, из которого изготовлены охлаждающие трубки.Это сводит к минимуму количество более холодные утечки следует ожидать в подводных установках. Цинк следует проверять каждые 30 дней. или чаще, если опыт указывает на необходимость. При каждом осмотре их необходимо соскабливать. чистый. Если этого не сделать, эффективность цинка может стать незначительным, и электролитическое действие будет действовать на трубки. Когда больше съедено более 50 процентов цинка прочь, цинк следует обновить.

Кулеры следует чистить как можно чаще. сочтено необходимым для обеспечения неограниченного потока воды.При определенных типах климата и обслуживания отложения образуются быстрее, чем при других. Тяжелые депозиты вызывают нежелательное увеличение падение давления в охладителе и, как следствие, уменьшение охлаждающего эффекта. Химическая чистки через равные промежутки времени в соответствии с с утвержденными инструкциями обеспечит максимальную эффективность работы в любое время. Провода или стержни, которые могут повредить внутреннюю структуру трубок, не должны использоваться в операция очистки. Это универсальное правило: там, где установка позволяет, жидкость должна быть

охлажденный поступает в охладитель с более высоким давлением чем охлаждающий агент.Таким образом, в пресной воде охладить напор пресной воды следует, если возможно, быть больше, чем давление соли вода, чтобы в случае утечки пресная вода просочится в соленую воду, более желательный состояние, чем утечка соленой воды в система пресной воды. Это также верно в отношении охладитель смазочного масла, в котором давление смазочного масла оказалось больше, чем пресной воды. Это предотвращает попадание воды попадание в моторное смазочное масло, если оно холоднее утечки развиваются.

8A8. Регулятор температуры. Свежий вода в двигателе поддерживается на равномерном температура терморегулятором который контролирует количество пресной воды, протекающей через охладитель пресной воды, и обходя остаток воды вокруг кулер.

Когда температура пресной воды выше температуры, на которую настроен регулятор, регулирующий клапан срабатывает для увеличения потока пресной воды через охладитель пресной воды и уменьшить поток через обход.Когда температура воды в двигателе ниже температуры, для которой


Рисунок 8-3. Коррозия цинка в соленой воде.

164

регулятор настроен, клапан уменьшает поток пресной воды через пресную воду охладитель и увеличивает поток через байпас.

Терморегулятор состоит из клапан и термостатический блок управления, который установлен на клапане.Термостатический контроль, Блок состоит из двух частей: элемента контроля температуры и блока управления.

Элемент контроля температуры состоит из сильфон, соединенный гибкой армированной трубкой к лампочке, установленной в охлаждающей жидкости двигателя линия нагнетания. Элемент контроля температуры по сути представляет собой две герметичные камеры. Один состоит из сильфона и крышки, которые скреплены внизу. Другая камера находится в колбе. Вся система (кроме для небольшого пространства в верхней части колбы)

Рисунок 8-4.Регулятор температуры Fulton-Sylphon.
165

наполнен смесью эфира и спирта, которая испаряется при низкой температуре. Когда лампочка нагревается, жидкость испаряется и увеличивает давление внутри баллона. Это заставляет жидкость из лампочки и через трубку переместить опустите сильфон и приведите в действие клапан.

Блок управления состоит из подпружиненной механической связи, которая соединяет термостатирующий элемент к штоку клапана.Винтовая пружина в блоке управления обеспечивает усилие, необходимое для уравновешивания силы. давления пара в элементе регулирования температуры.

Таким образом, направленная вниз сила элемента контроля температуры уравновешивается в любой точке. восходящей силой пружины. Это позволяет установка клапана на поддержание температуры. охлаждающая вода двигателя в допустимых пределах пределы.

Регулятор работает только в пределах диапазон температур, указанный на заводской табличке, и может быть настроена на любую температуру в пределах этот диапазон.Настройка контролируется диапазоном


Рисунок 8-5. Термостатический блок управления.

регулировочное колесо, расположенное под опорой пружины. Указатель, прикрепленный к опоре пружины, указывает установка температуры по шкале, прикрепленной к рама регулятора. Шкала градуированная от 0 до 9, что соответствует общему рабочему диапазон регулятора.

Регулятором температуры можно управлять вручную, поворачивая ручную шатунную шейку, выступающую со стороны рамы.Этот управляет пружиной регулирующего клапана через пара конических шестерен и резьбовая втулка. А стрелка, прикрепленная к резьбовой втулке, указывает положение клапана. Когда указатель в положении БАЙПАС ЗАКРЫТ клапан установлен для перекачивания всей пресной воды непосредственно через водоохладитель. Когда указатель находится в положении ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЙ, это означает, что установка полностью управляется автоматической системой, как описано. Когда указатель на ОХЛАДИТЕЛЬ ЗАКРЫТ положение, это означает, что вся пресная вода обходит охладитель воды.Для автоматическая работа указатель должен быть установлен на ТЕРМОСТАТИЧЕСКОЕ положение.


Рисунок 8-6. Элемент контроля температуры.

166

Рисунок 8-7 МЕТОД НАСТРОЙКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ТЕМПЕРАТУРЫ.


Рисунок 8-8. Колба регулятора температуры.

8A9.Очистка пресной воды. Лечить соединение может быть добавлено в пресную воду в закрытая система охлаждения для предотвращения образования накипи образование и коррозия. Это соединение, когда добавлен, должен быть правильно измерен относительно количество воды в системе. Слишком мало не повлияет на предотвращение образования накипи формирование, тогда как слишком много увеличит склонность к коррозии охлаждающей воды. В состав состоит из смеси шести частей (по вес) тринатрийфосфата и одна часть кукурузного крахмала.Смесь должна быть полностью

растворяют в теплой воде, затем добавляют в всасывание циркуляционного насоса.

Чтобы определить, содержит ли вода достаточное количество лечебного соединения, проба воды берется из системы. После охлаждение образца до 85 градусов F или ниже, примерно Переносят 10 миллилитров охлажденного образца в пробирку и одну каплю индикаторного раствора, известного как индикатор контроля коррозии , добавлен. Добавление одной капли индикаторного раствора изменит цвет образца. воды.Если в результате получился желтый цвет, показано недостаточное лечение. Если цвет красный, показано удовлетворительное лечение, и если получившийся цвет пурпурный, это означает, что чрезмерное количество лечебного соединения добавлено.

Следует отметить, что добавление лечебное соединение — это профилактическое лечение Только. Он уже не удаляет отложения накипи в системе охлаждения. Если система чистая и наполнен только пресной водой, испытание вода, как указано выше, должна привести к желтого цвета.Это указывает на то, что пресная вода подходит для использования и потребует добавление по крайней мере одной стандартной дозы лечебного соединения, состоящей из унции препарата на 100 галлонов воды, чтобы привести его в удовлетворительный (красный) диапазон теста. Если цвет того же теста остается желтым после добавление одной стандартной дозы, другой дозы следует добавить, и этот процесс повторяется до тех пор, пока получается красный цвет.

Если тестовый образец окрасится в пурпурный цвет, около четверти охлаждающей воды следует слить из системы и заменить пресной водой.Если при повторном тесте фиолетовый цвет


Рисунок 8-9. В разрезе тепловая лампочка.
167

сохраняется, необходимо слить дополнительную воду и заменен пресной водой. Цвет теста образец должен быть красным. Никогда нельзя допускать попадания в пурпурный диапазон.

Антифризы. Утвержденный антифриз решения могут быть использованы для устранения необходимости слива систем пресной воды при замерзании температуры.Обычно применяемая жидкость — этилен.

гликоль (Престон). В морозную погоду, все водяные рубашки, охлаждающие камеры и т. д., не залитые антифризом необходимо тщательно слить и продуть по очереди, используя воздух низкого давления. Правильный обдув из вода может быть достигнута только путем закрытия все охлаждающие пространства и опорожнение их отдельно.
B. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ FAIRBANKS-MORSE
8Б1.Системная обвязка. Двигатель Ф-М охлаждается за счет циркуляции пресной воды через его водные ходы. Эта вода циркулирует в закрытом система.

Внешняя часть системы состоит из расширительный бак, электрический термометр сопротивления, контакт сигнализации высокой температуры производитель, с фиксированным отверстием, регулятор температуры, свежий охладители воды и смазочного масла, а также соединительные трубопровод с ртутными термометрами и

манометры. После выполнения функций охлаждения двигателя вода покидает двигатель и осушается. подключен к охладителю пресной воды.Там свежие вода охлаждается за счет пропускания через большой количество трубок, вокруг которых прохладная морская вода потоки. После выхода из этого кулера пресная вода используется в качестве охлаждающей жидкости для смазочного масла кулеры. Затем он снова поступает во всасывающий патрубок. впускной, чтобы повторить его прохождение через двигатель.

Отводной патрубок соединяет байпасная труба охладителя.


Рисунок 8-10. Система свежих вафель, F-M.
168

линия от двигателя и всасывающая линия к насос.Отверстие в этой трубе позволяет пропускать заданная порция пресной воды непосредственно обратно в насос, а не через кулеры. Это позволяет охлаждать эту часть воды, проходящей через всю система в достаточной степени, чтобы она, в свою очередь, могла охлаждать смазочное масло. Из масла охладитель вода смешивается с неохлажденной свежей вода, и поступает в двигатель в желаемом температура.

Поперек свежего вход и выход охладителя воды.Поток воды через байпас охладителя управляется автоматический терморегулятор. Путем корректировки этого регулятора температура воды можно контролировать в желаемой точке в двигатель в различных условиях эксплуатации. Также, при запуске двигателя холодная вода быстро доведен до хорошей рабочей температуры диапазон. Если температура пресной воды превышает установленный предел, устройство контакта аварийной сигнализации высокой температуры, установленное в линии между выход двигателя и охладитель, закрывает сигнализацию цепь для подачи предупредительного гонга.

Небольшая труба ведет от двигателя к воде коллектор к расширительному бачку. Еще один маленький трубопровод от всасывающей линии насоса к расширительный бак. Такое расположение позволяет закрытая система для учета вариаций в объем воды в результате расширения и сокращение нагрева и охлаждения. Воды добавляется в систему через пресную воду линия розлива из судовой системы пресной воды. Избыточная вода сливается через вентиляционное отверстие расширительного бачка.Колба электрического термометра сопротивления непрерывного действия находится в линия от двигателя к кулеру. Индикатор термометра установлен на щиток датчика двигателя. Между пресной водой насос и впуск двигателя ведет небольшая трубка к манометру пресной воды на двигателе мерная доска. Термометр с ртутной лампой установлен возле входа в смазочное масло кулер, а еще на кону от кулеров к насосу пресной воды.

Другой насос установлен напротив насос пресной воды на двигателе циркулирует соленая вода.Этот насос забирает соленую воду из морской сундук корабля и проталкивает его через


Рисунок 8-11. Система соленой воды, F-M.

Рисунок 8-12. Прохождение пресной воды через цилиндр F-M.
охладитель пресной воды и охладитель воздуха генератора. Покидая кулеры, соленая вода течет через куртки выхлопных труб и за борт. Термометр с ртутной лампой указывает температура соленой воды, вытекающей из охладитель пресной воды.От напорной трубы насоса небольшая трубка ведет к соленой воде. манометр на щитке датчика давления двигателя.

8Б2. Каналы охлаждения двигателя F-M. Вход в двигатель через впускное отверстие каждого выхлопа форсунка, пресная вода проходит по каналам которые окружают выхлопные сопла, и далее в водяные каналы выпускного коллектора расширяются на всю длину двигателя. Выхлоп проходы из гильз цилиндров и нижние часть лайнера также охлаждается свежей циркуляция воды вокруг выхлопных лент.В вода поступает из выпускных коллекторов на отверстия на нижней стороне ремней и возвращается к коллекторам через отверстия вверху. Затем вода поднимается из выпускных коллекторов и проходит через впускное колено на любом из

сторона каждого цилиндра. Эти локти несут вода в промежутки между гильзами цилиндра и его куртка. Литые ребра гильзы цилиндра направить воду вверх, чтобы лайнер полностью охладился снизу. Водные ходы также ведет к водяным рубашкам на форсунке, предохранительном клапане цилиндра и проверке пуска воздуха переходники клапана, чтобы охладить эти агрегаты.Достигнув верхней части рубашки гильзы цилиндра, вода выходит из водного пространства цилиндра через выпускная труба, ведущая к водосборнику. Этот прямоугольный в поперечном сечении коллектор проходит вдоль противоположной стороны цилиндра. блок из контрольного квадранта, чуть ниже воздушный ресивер. Его выходной фланец находится на регуляторе. конец двигателя, где он присоединяется к внешнему часть системного трубопровода.

8Б3. Водяные насосы Fairbanks-Morse. циркуляционные насосы для пресной и соленой воды в установки F-M идентичны центробежным насосы.Насосы, установленные с противоположных сторон на контрольной стороне двигателя приводятся в движение

170

нижний коленчатый вал через гибкий привод который также управляет топливом и смазочным маслом насос и губернатор.

Внутренняя конструкция насоса при конец рабочего колеса аналогичен GM насос. Вал насоса, однако, поддерживается на двух подшипниках, направляющий подшипник возле рабочего колеса

торцевой и упорный подшипник на приводе конец.Смазочное масло попадает в подшипники из отсек управления двигателем через отверстия в корпусе насоса. Масло распределяется втулкой подшипника на насосе вал. Утечка масла за пределы двигателя предотвращается уплотнительным кольцом сальника и фиксатором.

Рисунок 8-13. Поперечный разрез циркуляционного водяного насоса Ф-М.
171

С.ОБЩАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
8C1. Системная обвязка. За исключением незначительные отличия в расположении трубопроводов, система охлаждения двигателей GM аналогична который использовался в двигателях F-M. Внешняя часть замкнутая система состоит из расширения бак, расположенный в самой высокой точке системы, охладители пресной воды и смазочного масла, автоматический терморегулятор, термометры электрического сопротивления и ртутные колбы, a манометр на выходе насоса пресной воды и необходимый трубопровод.После прохождения через двигатель пресная вода проходит через терморегулятор перед достижения охладителя пресной воды. Прохождение воды через охладитель пресной воды охлаждается солью воды. Часть воды обходится вокруг охладитель и часть его протекает через него, в зависимости по настройке терморегулятора. В вода проходит через смазочное масло охладитель, где он действует как охлаждающий агент. Из охладитель смазочного масла, свежая вода возвращается к стороне всасывания насоса пресной воды для рециркуляция через двигатель.Вариации в объем воды, возникающий в результате расширения и сжатия, вызванного нагревом и охлаждением, контролируется двумя трубопроводами, одна из которых проходит от расширительный бачок со стороны всасывания насос, другой выходящий из расширительного бачок к коллектору пресной воды двигателя. А вентиляционная линия расширительного бачка не допускает попадания воздуха в систему, тем самым предотвращая попадание свежего воздуха. водяной насос не связан с воздухом, что может привести к чрезмерной температуре воды.

Насос для соленой воды забирает соленую воду из морской сундук через фильтр и заставляет его через охладитель пресной воды и через сброс за борт.Отводная ветка основная линия перед охладителем пресной воды подает соленую воду в воздухоохладитель генератора. Включается разряд из охладителя генератора. выпускная труба, идущая от пресной воды охладитель для слива за борт. Давление соленая вода перед входом в пресную воду охладитель указывается манометром и регулируется дроссельным клапаном, расположенным между нагнетание насоса соленой воды и свежая кулер. Аналогичный клапан используется для управления подача воды к охладителю генератора.

Сброс соленой воды за борт разделен. на несколько частей. Часть воды уходит в выхлопные трубы забортного двигателя, где он циркулирует через куртку выхлопной линии. Эта вода затем проходит через забортный выпускной клапан для охлаждения и в глушитель выхлопа. Часть этой воды распыляется в глушитель действует как искрогаситель, а остальное перекачивается сбоку.

Еще одна ветка из системы соленой воды подключается к топливопроводу компенсирующей воды и в поле заголовка.Большая часть воды уходит в эту линию выводится сбоку через поле заголовка, но вся вода, необходимая для сохранения системы мазута и компенсационной воды заполненный самотеком течет в желаемый резервуар через топливопровод компенсационной воды.

8C2. Каналы охлаждения двигателя General Motors. Присоединенные силы насоса пресной воды свежей воды в коллектор, расположенный в камере продувочного воздуха в каждом ряду цилиндров. От коллекторов, вода переходит в охлаждающую пространства гильз цилиндров за счет воды


Рисунок 8-14.Поперечное сечение гильзы цилиндра GM показаны охлаждающие каналы.

172

Рисунок 8-15. СИСТЕМА ПРЕСНОЙ ВОДЫ, GM 16-278A.

Рисунок 8-16. СИСТЕМА СОЛЕНОЙ ВОДЫ, GM 16-278A.


Рисунок 8-17. Поперечное сечение циркуляционного вафельного насоса ГМ.
соединение на нижней плите в двигателе цилиндрический блок.Затем вода поднимается вверх. в головки цилиндров через манжеты в верхняя часть лайнера в водную рубашку вокруг выхлопные колена и наконец в воду куртка вокруг выпускного коллектора. Из выпускной коллектор, вода поступает во внешний трубопровод, приводящий к температуре регулятор.

8C3. Водяные насосы General Motors. насосы для соленой и пресной воды, используемые в GM. системы охлаждения центробежного типа. В насосы устанавливаются на противоположных сторонах кожух нагнетателя двигателя и приводятся в движение коленчатый вал через шестерню привода вспомогательных агрегатов тренироваться.Принципиальные различия между двумя насосы бывают по размеру и мощности. Соленая вода насос имеет производительность 560 галлонов в минуту, насос пресной воды, 350 галлонов в минуту. Следующее описание относится к обоим насосам.

Основными частями насоса являются корпус, рабочее колесо, приводной вал и опорная головка насоса. Крыльчатка прикреплена к конический конец ведущего вала и состоит из ряд лопастей, которые выбрасывают воду, поступающую в центр крыльчатки, наружу

через выпускной патрубок насоса.Крыльчатка вращается в корпусе по две пары сменного износа кольца. Втулка клапана, предотвращающая износ вала прикреплен к валу насоса и упирается в крыльчатка. Небольшое уплотнительное кольцо, установленное в выемка в торце гильзы клапана обеспечивает водонепроницаемое уплотнение. Упаковка сжатая между втулкой и валом с помощью фиксатора рукав удерживается установочным винтом. При затягивании набивки сначала необходимо снять сальник, обеспечивающий доступ к установочный винт. После ослабления установочного винта стопорную втулку можно повернуть гаечным ключом.

Набивка сальника, окружающая Втулка вала состоит из пяти колец, состоящих из пластикового связующего, пропитанного свинцом и графит. Каждое кольцо имеет толщину около 5 1/16 дюйма.

Вал привода насоса вращается шариком. подшипник, который прижимается к валу и поддерживается в корпусе подшипника внутри опорной головки насоса. Подшипник брызг смазывается от зубчатой ​​передачи привода вспомогательных агрегатов. Войлочное уплотнение предотвращает вытекание масла из Корпус. Вода, которая может течь по валу не удается добраться до подшипника из-за палец, зафиксированный на валу с помощью установочного винта.

173


Авторские права © 2013, Ассоциация морских парков
Все права защищены.
Юридические уведомления и политика конфиденциальности
Версия 1.10, 22 октября 2004 г.

Методика оценки температуры внутренней поверхности цилиндра двигателя с воздушным охлаждением

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj /Заголовок /Тема / Автор /Режиссер / Ключевые слова / CreationDate (D: 20210920123457-00’00 ‘) / AuthoritativeDomain # 5B1 # 5D (elsevier.com) / ElsevierWebPDFS Технические характеристики (6.1) / AuthoritativeDomain # 5B2 # 5D (sciencedirect.com) / роботы (noindex) / ModDate (D: 20110129131631 + 05’30 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > транслировать application / pdfdoi: 10.1016 / j.applthermaleng.2011.01.025

  • Методика оценки температуры внутренней поверхности цилиндра двигателя с воздушным охлаждением
  • Элиза Карвахаль Трухильо
  • Франсиско Х. Хименес-Эспада для
  • Хосе А.Бесерра Вильянуэва,
  • Мигель Торрес Гарсия
  • Двигатель воздушного охлаждения
  • теплопередача
  • температура цилиндра
  • инфракрасная термография
  • Прикладная теплотехника, DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2011.01.025
  • Elsevier Ltd
  • Журнал Прикладная теплотехника Авторские права © 2010 Опубликовано Elsevier Ltd.1359-431110.1016 / j.applthermaleng.2011.01.025 http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.01.0256.1noindex
  • elsevier.com
  • sciencedirect.com
  • Elsevier2011-01-29T05: 01: 37Z2011-01-29T13: 16: 31 + 05: 302011-01-29T13: 16: 31 + 05: 30Trueitext-paulo-155 (itextpdf.sf.net-lowagie.com) uuid: fd9060f8-4eef-4b6d-8beb-22c578984ce6uuid: 60361195-9aef-412e-842e-a787d05e6d45 конечный поток эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > эндобдж 37 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> эндобдж 40 0 объект > транслировать х ڝ XɎ7 + &; dAr32% FS ~? yl4bWE.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *