Основы работы и конструкции двигателя
|
Рабочий цикл четырёхтактного дизеля
Рассмотрим, что происходит в одном из цилиндров работающего дизеля. Впуск (первый такт). Поршень перемещается вниз и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Через открытый впускной клапан цилиндр заполняется чистым воздухом под влиянием разности давлений. Выпускной клапан закрыт. В конце такта закрывается и впускной клапан. В конце такта впуска давление в цилиндре в среднем составляет 0,08... 0,095 МПа, а температура 30...50°С. Сжатие (второй такт). Поршень, продолжая движение, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух. Температура воздуха при сжатии повышается. Благодаря высокой степени сжатия давление в цилиндре повышается до 4 МПа, а воздух нагревается до температуры 600°С. В конце такта сжатия, через форсунку в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива в мелкораспыленном состоянии. Рабочий ход или расширение (третий такт). Мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретым сжатым воздухом, самовоспламеняются. Впрыскивание топлива через форсунку и горение его продолжаются некоторое время после того, как поршень пройдет в.м.т. Благодаря задержке самовоспламенения топливо в основном сгорает во время этого такта. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000°С, давление повышается до 8 МПа. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Выпуск (четвертый такт). Поршень перемещается вверх, а выпускной клапан открывается. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, а затем поршня удаляются из цилиндра. После перехода поршнем в.м.т. выпускной клапан закрывается, а впускной открывается; рабочий цикл повторяется. Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями более экономичны. Вследствие высокой степени сжатия в них расходуется на 25% меньше топлива (на единицу произведенной работы). Дизели работают на тяжелых сортах топлива, которое менее опасно в пожарном отношении. Однако им свойственны и некоторые недостатки: они более массивны, поскольку высокое давление газов в цилиндре требует увеличения прочности деталей; у них больше жесткость и шумность работы; их труднее пускать, особенно в зимнее время.
|
Краткая история
История дизеля по идее начинается с появления бензинового двигателя. В 1876 году Николаус Август Отто (Nikolaus August Otto) создал и запатентовал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Это изобретение использовало четырехтактный принцип сгорания, также известный как "Otto Cycle," и это - основной тип двигателей для большинства автомобилей на сегодня. На ранних стадиях развития бензиновый двигатель не был эффективным, так же как и паровой двигатель. Приблизительно только 10 процентов топлива в таких двигателях использовалось в нужном направлении, остальная часть просто производила бесполезную высокую температуру. В 1878 году Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) успешно закончил Политехнический университет (механический факультет) в Германии, где он изучил структуру парового и бензинового двигателя, и узнал их малоэффективность в применении. Эта информация заставила Рудольфа Дизеля задуматься о создании более эффективного двигателя. Большую часть времени он посвящал созданию и развитию нового проекта, который вскоре получил название "Дизельный двигатель внутреннего сгорания". В 1892 Рудольф Дизель закончил работу над новым проектом, что сейчас мы называем дизельным двигателем.
Если дизельные двигатели настолько эффективны, почему мы не пользуемся ими чаще? Основная причина, скоре е всего, кроется в том, что многие привыкли видеть в дизеле нечто "ужасное", что они ужасно грязные в плане экологии, более медленные и очень часто выходят из строя, очень дороги в обслуживании и ремонте. Но это неправильное мнение о дизельных двигателях. Автомобили с дизельными двигателями менее привлекательны на американском авторынке, так как дизельный двигатель создан по большей части для больших грузовиков, перевозящих громадные грузы на дальние расстояния, а не для ежедневных поездок в городской сфере. Но мнение людей о дизельном двигателе меняется в лучшую сторону, так как он совершенствуется и становится менее шумным и грязным. Также на сегодняшний день дизельный двигатель применяется на большинстве поездах.