Рабочий цикл 4-хтактного дизеля - Устройство и техническое обслуживание Мерседес 123

Принцип работы дизельного двигателя

Главным отличием ДВС с воспламенением от сжатия (дизеля) от ДВС с воспламенением от искры (бензиновый двигатель) являются способы смесеобразования и воспламенения топливовоздушной смеси. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом до входа в цилиндр, а топливовоздушная смесь воспламеняется в определенный момент при помощи искры. В дизельном двигателе в цилиндр попадает "чистый" воздух, который затем сжимается, когда поршень идет к верней мертвой точке. Так как степень сжатия в дизельном двигателе довольно большая (обычно 20:1), воздух при сжатии нагревается до температуры 750С. При подходе поршня к верхней мертвой точке топливо начинает впрыскиваться в цилиндр под высоким давлением. Температура воздуха достаточно высокая для воспламенения впрыснутого топлива, когда оно смешается с воздухом. Топливовоздушная смесь воспламеняется, выделившаяся энергия воздействует на поршень, поршень начинает движение вниз, совершая полезную работу. Необходимо отметить, что новый бензиновый двигатель GDI от MMC имеет такой же способ смесеобразования, как и дизель.

При запуске дизельного двигателя в холодную погоду температура сжатого воздуха может быть недостаточна для того, чтобы воспламенить топливо. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают системы предпускового подогрева воздуха.

Способы впрыска топлива

На практике довольно сложно добиться плавного сгорания топлива в двигателях с небольшим объемом, впрыскивая топливо непосредственного в камеру сгорания. Чтобы добиться более плавного сгорания топливовоздушной смеси были разработаны дизели с разделенными камерами сгорания: вихрекамерные и предкамерные. Дизели с разделенными камерами сгорания имеют меньший КПД и более требовательны к системе предпускового подогрева воздуха по сравнению с дизелями с непосредственным впрыском, но эти недостатки перекрываются более тихой и мягкой работой.

За дизельными двигателями закрепился имидж шумных и дымных машин, который в общем то верен.

Шум дизельного двигателя вызван следующим: в камере сгорания при впрыске топлива и начале его горения резко возрастает давление, которое и вызывает этот многим неприятный шум. Данный шум в общем неизбежен при работе двигателя, но за последние годы он был значительно снижен: улучшения в конструкциях камеры сгорания и инжекторов. Повышение шумности дизеля часто бывает вызвано неисправностью инжектора.

Дымность дизеля связана с неправильным сгоранием топлива. В отличие от шума этот вопрос практически полностью решаем. Во время запуска и прогревания двигателя небольшое количество белового или голубого дыма является нормальным, но при движении в нормальных условиях его не должно быть. Черный дым обычно вызван недостатком воздуха: либо забит воздушный фильтр, либо впрыснуто большое количество топлива.

Параметры двигателя. Совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя, называется рабочим циклом. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за четыре такта: впуск; сжатие; рабочий ход; выпуск. Тактом называется часть рабочего цикла, происходящего за один ход поршня. Ходом поршня называется путь, проходимый им от одной мертвой точки до другой (рис. 1). Мертвыми точками называются положения поршня, в которых он изменяет направление движения на обратное.

Различают верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ).

Объем, освобождаемый поршнем при движении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах, называется литражом. Объем над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объемом камеры сгорания. Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания называется полным объемом цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. При увеличении степени сжатия повышаются экономичность и мощность двигателя.

Однако повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации. Степень сжатия в карбюраторных двигателях находится в пределах от 6 до 10, а в дизельных - от 14 до 21.

параметры цилиндра двигателя

Рис. 1. Параметры цилиндра двигателя: Vc - объем камеры сгорания, Vp - рабочий объем цилиндра

Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового двигателя осуществляется следующим образом.

Первый такт - впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается разрежение до 0,07-0,08 МПа, под действием которого через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает воздух (в дизельном двигателе). В цилиндре она смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь с температурой 100-130°С.

Второй такт - сжатие. Поршень движется вверх, оба клапана закрыты; в дизельных двигателях происходит сжатие рабочей смеси до 3-3,5 МПа и повышение ее температуры до 600-700°С. В конце такта сжатия в дизельном двигателе в цилиндр впрыскивается через форсунку под давлением 10...20 МПа дизельное топливо, которое, смешиваясь с воздухом, образует рабочую смесь.

Третий такт - рабочий ход (расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от соприкосновения с сильно нагретым в результате сжатия воздухом и быстро сгорает со скоростью 0,001-0,002 с. При этом температура повышается до 1800-2000°С, а давление возрастает до 5-8 МПа). Сила давления газов перемещает поршень от ВМТ к НМТ и передается от поршня через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем крутящий момент.

Четвертый такт - выпуск. Поршень вновь движется к ВМТ и под давлением О,11-0,12 МПа выталкивает отработавшие газы, имеющие температуру 800-1000°С, в атмосферу через открытый выпускной клапан, после чего цикл повторяется.

Из рассмотренного рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта - рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается энергия, накопленная маховиком.

В целях получения большей мощности и более равномерного вращения коленчатого вала двигатели выполняют многоцилиндровыми.

Похожие статьи




Рабочий цикл 4-хтактного дизеля - Устройство и техническое обслуживание Мерседес 123

Предыдущая | Следующая