Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатели с воспламенением от сжатия что это

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания

Автомобильные двигатели различают

  • по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизельные моторы);
  • по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе);
  • по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
  • расположению цилиндров — рядные и V-образные;
  • по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси — с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные моторы) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Бензиновые

Двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.

Дизельные

Моторы, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. Смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые

Работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры, газ смешивается с воздухом. По принципу работы они практически не отличаются от бензиновых и не будем их рассматривать. Советую изучить статью — газобаллонное оборудование машины.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

  • кривошипно-шатунный механизм;
  • газораспределительный механизм;
  • система питания (топливная);
  • система выпуска отработавших газов;
  • система зажигания;
  • система охлаждения;
  • система смазки.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6 , в котором находится поршень 7 , соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12 . При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. На его конце закреплен маховик 10 , который необходим для равномерности вращения вала. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15 . Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня — расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) — пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя — сумма рабочих объемов всех цилиндров. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших — в литрах.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия — число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях — от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт — процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает ДВС

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх–вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке.

За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре — в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.

Бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия

В стремлении к топливной эффективности и сокращению выбросов, старая и очень перспективная идея нашла новую жизнь. HCCI (Однородная Charge Compression Ignition технология) была на слуху в течение долгого времени, но недавно получила повышенное внимание. В первые годы было много непреодолимых препятствий для создания такого двигателя и прогресс застопорился. со временем почти каждая проблема решена. HCCI — это технология, чье время настало.

Двигатель HCCI представляет собой смесь как обычного искрового зажигания, так и дизельного. Смешивание этих двух конструкций обеспечивает дизельную высокую эффективность без сложного и дорогостоящего решения проблем выбросов NOx и твердых частиц. В своей основной форме это просто означает, что топливо (бензин) смешивается с воздухом в камере сгорания, но с очень высокой долей воздух к топливу (обедненная смесь). По мере того, как поршень двигателя достигает верхней мертвой точки на такте сжатия, воздушно-топливная смесь автоматически воспламеняется (спонтанно и полностью сгорает без помощи свечи зажигания) от тепла сжатия, как в дизельном двигателе. Результат — лучший из двух миров: низкий расход топлива и низкие выбросы. Если хотите увеличить мощность обычного двигателя, то вам в тюнинг ателье, где профессионалы прокачают машину не хуже чем Xzibit.

Как работает HCCI

В двигателе HCCI (который основан на четырехтактном цикле Otto) управление подачей топлива имеет первостепенное значение. Во время такта впуска топливо впрыскивается в камеру сгорания каждого цилиндра через топливные форсунки, установленные непосредственно в головке цилиндров. Это достигается независимо от воздушной индукции, которая проходит через впускную камеру. К концу такта впуска топливо и воздух были полностью введены и смешаны в камере сгорания цилиндра.

Когда поршень начинает двигаться вверх во время такта сжатия, в камере сгорания начинает накапливаться тепло. Когда поршень достигает конца этого хода, накапливается достаточное количество тепла, чтобы смесь воспламенилась. В отличие от обычных искровых двигателей (и даже дизелей), процесс сжигания представляет собой обедненный, низкотемпературный и беспламенное высвобождение энергии во всей камере сгорания. Вся топливная смесь сгорает одновременно, производя эквивалентную мощность, но используя намного меньше топлива и выделяя намного меньше выбросов в процессе.

Во время такта выпуска выпускные клапаны закрываются рано, захватывая часть скрытого тепла горения. Это тепло сохраняется, и небольшое количество топлива впрыскивается в камеру сгорания до начала следующего такта впуска.

В традиционных искровых двигателях зажигание регулируется модулем управления двигателем, изменяющим момент воспламенения и подачу топлива. В HCCI это не так-то просто. Температура камеры сгорания и состав смеси должны жестко контролироваться в быстро меняющихся и очень узких порогах, которые включают такие параметры, как давление в цилиндре, нагрузка на двигатель и обороты в минуту, положение дроссельной заслонки, температуры окружающей среды и изменения атмосферного давления. В комплект входят индивидуальные датчики давления в баллоне, регулируемый подъем гидравлического клапана и электромеханические фазеры для распределительных валов. Трюк заключается не столько в том, чтобы заставить эти системы работать, сколько заставлять их работать вместе, очень быстро, и на протяжении многих тысяч километров и лет износа.

Преимущества HCCI

• 15-процентное увеличение топливной эффективности по сравнению с обычным двигателем с искровым зажиганием.

• Более чистое сгорание и более низкие выбросы (особенно NOx), чем обычный двигатель с искровым зажиганием.

• Совместим с бензином, а также с топливом E85 (этанол).

• Топливо сжигается быстрее и при более низких температурах, уменьшая потери тепловой энергии по сравнению с обычным искровым двигателем.

Читать еще:  Что будет если в дизельный двигатель заправить бензин

• Система дроссельной индукции устраняет насосные потери, возникающие в традиционных (дроссельных) искровых двигателях.

Недостатки HCCI

• Высокое давление в цилиндре требует более сильной (и более дорогостоящей) конструкции двигателя.

• Более ограниченный диапазон мощности, чем обычный искровой двигатель.

• Множество фаз характеристик сгорания трудно (и более дорого) контролировать.

Понятно, что технология HCCI обеспечивает превосходную топливную экономичность и контроль за выбросами по сравнению с обычным исправным бензиновым двигателем с искровым зажиганием. Что еще немаловажно, так это способность этих двигателей надежно переносить нагрузки в течение всего срока службы транспортного средства. Продолжающиеся достижения в области электронного контроля привели HCCI к работоспособной реальности, и дальнейшее развитие необходимо, чтобы эти двигатели оказались под капотом автомобилей.

Способы проверки компрессии, причины низкой компрессии. Ремонт мотора или его замена?

Компрессией называют величину максимального давления в цилиндре, создаваемого при холостой прокрутке двигателя стартером (например, при отключении свечи зажигания). Компрессию двигателя не стоит путать со степенью сжатия, т.к. это разные понятия.

Компрессия – силовое воздействие на газообразное тело, приводящее к уменьшению занимаемого им объема, а также к повышению давления и температуры. В широком смысле слова компрессия — это величина давления, которое создаётся в цилиндре в конце такта сжатия.

При диагностике неисправностей связанных с перебоями в работе двигателя первым делом необходимо замерить компрессию. Это даст правильное направление для дальнейшего поиска неисправности. Можно сколько угодно улучшать зажигание и подачу топлива, но если цилиндр не достаточно герметичен, то нормально работать он не будет. Своевременный замер компрессии может выявить на ранних стадиях разгерметизацию цилиндров, таким образом сэкономить деньги на ремонте и время в поиске неисправности.

Особенно требовательны к компрессии дизельные двигатели, так как в них воспламенение топлива происходит без использования свечи зажигания. В таком двигателе в разогретый от сжатия в цилиндре воздух (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через форсунку впрыскивается порция топлива. Как следствие если нет достойной компрессии, то и не будет условий для воспламенения дизельного топлива. В процессе впрыскивания топливной смеси происходит его распыливание, а затем вокруг отдельных капель топливной смеси возникают очаги сгорания, по мере впрыскивания топливная смесь сгорает в виде факела. Так как дизельные двигатели не подвержены явлению детонации, характерному для двигателей с принудительным воспламенением, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия (до 26), что, в сочетании с длительным горением, обеспечивающим постоянное давление рабочего процесса, благотворно сказывается на КПД данного типа двигателей, который может превышать 50%.

Как правильно замерить компрессию

Чтобы измерить компрессию, необходимо вместо свечи (зажигания или накала) установить компрессометр. Этот прибор представляет собой манометр, соединенный шлангом со штуцером и обратным клапаном. При вращении коленчатого вала двигателя в шланг нагнетается воздух до тех пор, пока давление в шланге не сравняется с максимальным давлением в цилиндре. Его значение зафиксирует манометр.

При измерениях компрессии надо соблюдать важные правила. Во-первых, двигатель должен быть «теплым». Подача топлива должна быть отключена. Можно, например, отключить бензонасос, форсунки или использовать другие способы, препятствующие попаданию большого количества топлива в цилиндры. Во-вторых, необходимо вывернуть все свечи. Выборочный демонтаж свечей, практикуемый на некоторых СТО, недопустим, так как увеличивает сопротивление вращению и произвольно снижает обороты при прокрутке двигателя стартером. В-третьих, аккумуляторная батарея должна быть полностью заряжена, а стартер – исправен.

Компрессию измеряют как с открытой, так и с закрытой дроссельной заслонкой. При этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты. Так, когда заслонка закрыта, в цилиндры, очевидно, поступит мало воздуха, поэтому компрессия будет низкой и составит около 0,6-0,8 МПа. Утечки воздуха в этом случае сравнимы с его поступлением в цилиндр. Вследствие этого компрессия становится особо чувствительной к утечкам – даже при малых неплотностях ее значение падает в несколько раз.

При измерении компрессии с открытой заслонкой картина будет иной. Большое количество поступившего воздуха и рост давления в цилиндре, конечно, способствуют увеличению утечек. Однако они заведомо меньше подачи воздуха. Вследствие этого компрессия падает не столь значительно (приблизительно до 0,8-0,9). Поэтому замер компрессии с открытой заслонкой лучше подходит для определения более «грубых» дефектов двигателя, таких как: поломки поршней, закоксовывание колец, прогары клапанов, задиры поверхности цилиндров.

В обоих способах измерения желательно учитывать динамику нарастания давления – это поможет установить истинный характер неисправности с большей вероятностью. Так, если на первом такте величина давления, измеряемая компрессометром, низкая (0,3-0,4), а при последующих тактах резко возрастает, — это косвенно свидетельствует об износе поршневых колец. В таком случае заливка в цилиндр небольшого количества масла сразу увеличит не только давление на первом такте, но и компрессию.

Самым распространенным прибором для проверки компрессии является упомянутый выше компрессометр. В отличие от незамысловатых отечественных конструкций иностранные фирмы выпускают целые наборы с комплектом переходников (адаптеров), позволяющих проводить измерения на автомобилях любых марок и моделей.

Быстро и эффективно измеряют компрессию современные мотор тестеры. Эти приборы фиксируют фактически не давление, а амплитуду пульсации электрического тока, потребляемого стартером во время прокрутки. Ведь чем выше давление в цилиндре, тем больше затраты мощности стартера на вращение коленвала. Тем самым удается одновременно измерить компрессию во всех цилиндрах всего за несколько оборотов, не прибегая к выворачиванию свечей, что особенно важно для многоцилиндровых двигателей.

Недостаток измерения мотор-тестером заключается в том, что получаемые результаты выражаются в относительных единицах, например, в процентах к цилиндру, работающему лучше. Лишь самые дорогие мотортестеры способны измерять абсолютную величину компрессии в каждом цилиндре, но это возможно только на основе большого числа статистических данных по конкретной модели двигателя и их сопоставления с действительным давлением в цилиндре.

Основное правило, которое следует помнить: в большинстве случаев результаты замеров компрессии являются относительными. Это значит, что в первую очередь необходимо опираться на разницу в значениях компрессии у различных цилиндров, а не на саму ее абсолютную величину.

Поиск причин низкой компрессии

Если было обнаружено снижение компрессии в одном из цилиндров, следующим этапом необходимо выявить причины этой неисправности. Вообще причин снижения компрессии две – утечки могут происходить либо через компрессионные кольца, либо через клапана и их седла. Чтобы проверить, кто именно виноват, необходимо залить немного моторного масла в «слабый» цилиндр (через свечной канал) и повторить замер компрессии. Секрет в том, что добавленное моторное масло уменьшит зазор в паре поршень-цилиндр (при работе исправной цилиндропоршневой группы (ЦПГ) этот зазор герметизируется кольцами) и компрессия вырастет. Конечно, в двигателе с непосредственным впрыском стоит обратить внимание на то, что в поршне имеется выемка и часть масла будет оседать в ней (т.е. масла надо налить столько, чтоб наполнить эту выемку до краёв и чуть перелить). Если после добавления масла в цилиндр компрессия осталась прежней, значит необходимо ремонтировать клапана (притирать и т.д.).

Если компрессия поднялась (при замере с маслом), значит, виноваты кольца в этом цилиндре. Дальше два пути – либо разбор двигателя, либо раскоксовка и промывка масляной системы. Разумеется, сначала стоит попробовать сделать раскоксовку. И если не поможет тогда ремонт. Однако если раскоксовка помогла в дальнейшем стоит усилить наблюдение за этим цилиндром и планировать замену колец.

Все причины низкой компрессии

Если вы столкнулись с потерей компрессии или ее просадкой в одном из цилиндров, точную причину стоит искать следующим образом.

Сверху за герметичность камеры сгорания отвечают клапана, но снижение компрессии может быть не только из-за утечек в паре тарелка клапана/седло клапана. Отложения смолистых веществ на клапанах могут снижать площадь впускного канала (дополнительное сопротивление впуску), или даже препятствовать полному закрытию клапана. Появление отложений на клапане и нарушение его прилегания к седлу приводят к ухудшению теплоотвода (тепло от клапана рассеивается через седло, к которому он прилегает) и, в последствии, к прогоранию клапана. Но клапан может прогореть еще и из-за уменьшения теплового зазора: в этом случае при прогреве двигателя клапан перестанет нормально прилегать к седлу. Образовавшаяся кольцевая щель между тарелкой клапана и его седлом снижает компрессию. Через эту щель прорываются раскаленные газы и сжигают тонкую кромку тарелки, что еще больше снижает компрессию. Двигатель теряет мощность, а тарелка клапана сгорает.

Читать еще:  Что будет если двигатель нагрелся до 120 градусов

Неправильно выставленные фазы газораспределения могут быть причиной снижения компрессии вследствие несвоевременного открытия/закрытия клапанов. Эта проблема влияет на все цилиндры одинаково, т.е. на перепадов компрессии между цилиндрами не будет обнаружено.

Некоторые современные двигатели регулируют подачу воздух в цилиндры не привычной для нас дроссельной заслонкой, а высотой/фазами подъема впускных клапанов (Valvetronic у BMW, MultiAir у Fiat и проч.). Теоретически при неисправностях системы регулировки подъемов клапанов компрессия так же может снижаться, т.к. подъем клапанов при замере может быть не полным. Влияние этой неисправности на все цилиндры будет одинаково, если неисправность постоянная. Однако если неисправность носит плавающий характер, замер компрессии будет показывать каждый раз новые данные, и судить о неисправности конкретного цилиндра по компрессии в этом случае опрометчиво. Причиной могут быть как неисправность управления электроклапаном регулирования фаз газораспределения выпускных клапанов, так и сбои датчика.

Снизу за герметичность камеры сгорания отвечают элементы цилиндропоршневой группы. К снижению компрессии приводит износ и как следствие увеличение зазоров в ЦПГ, что также сопровождается увеличенным пропуском газов в картер. Такие же последствия дает изменение геометрии (деформация поршня или цилиндра) по причине перегрева двигателя, залегание колец, задиры на зеркале цилиндра, сломанное компрессионное кольцо. Прогоревший поршень в первую очередь проявляет себя посторонними шумами при работе двигателя, и лишь затем снижением компрессии в цилиндре.

Отдельно выделим прогар прокладки головки блока цилиндров. Эту неисправность можно дополнительно проверить, создав давление в цилиндре при закрытых клапанах (допустим компрессором), и понаблюдав за появлением пузырьков в расширительном бачке системы охлаждения, либо услышав шум в соседнем цилиндре.

Ремонт мотора или замена на контрактный?

Вообще любые неисправности, которые привели к снижению компрессии в цилиндрах двигателя, устранимы. Если проблема кроется в клапанах/ГБЦ, то ремонт и восстановление обойдется в 300-600 рублей. Гильзовка одного цилиндра обойдется в 80-120 рублей. Если были повреждены поршни, то необходимо заменить их. Цена вопроса сильно варьируется от мотора и производителя поршней. Например, на сильно страдающие «масложором» моторы TFSI поршень Kolbenschmidt стоит около 200 рублей, а оригинал – 650 рублей за штуку (эти поршни идут в сборе со всеми кольцами).

К этим суммам следует добавить расходы на снятие и установку мотора, его разборку и сборку. В итоге получается, что капремонт популярного с точки зрения проблем по ЦПГ мотора 2-литрового TFSI/TSI обойдется в сумму порядка 3600 рублей. Это если менять все четыре поршня. Контрактный двигатель стоит от 2500 до 3000 рублей (плюса работа по замене, а также расходники – 1000 рублей). В этом случае – а мы говорим о моторах TFSI/TSI – многие люди идут на капремонт, в процессе которого устанавливают модернизированные поршни, с которыми проблема «масложора» исчезает.

Также на капремонт с гильзовкой блока идут владельцы автомобилей, чьи моторы хронически страдают износом ЦПГ: появлением задиров на стенках цилиндров. Это касается многих бензиновых моторов BMW, Mercedes (и упомянутых выше моторов Audi/VW), а также широко распространенного двигателя G4KD/4B11 (Kia, Hyundai, Mitsubishi), которого разборках практически не предлагают. Тут целесообразно решить проблему раз и навсегда.

Если проблема с компрессией связана с износом ГБЦ, то также можно смело рассматривать вариант с ее восстановлением. Работа обойдется, как мы упоминали, в 300-600 рублей плюс порядка 200-400 рублей за ее снятие и установку с заменой прокладки.

В большом количестве других случаев, если к снижению компрессии привела случайность, ошибки в обслуживании или огромный пробег, можно смело рассматривать вариант с заменой мотора на контрактный. Моторы, не пользующиеся большим спросом, обойдутся в 1000 – 2000 рублей, плюс порядка 600 – 1000 рублей на снятие и установку с заменой масла и необходимых расходников.

А) С воспламенением от сжатия Diesel

Лекция 9 «Двигатели внутреннего сгорания»

Устройство и принцип работы


а) С воспламенением от сжатия (Diesel)

1 – картер; 2 – кривошип; 3 – шатун; 4 – поршень; 5 – водоохлаждающий цилиндр; 6 – впускной патрубок; 7 – форсунка; 8 – впускной клапан; 9 – выпускной патрубок; 10 – выпускной клапан.

Кроме основных деталей двигатель имеет ряд вспомогательных устройств: топливный насос, фильтры, регулятор частоты, масленый насос и др.

Крайние положения поршня это верхняя и нижняя мёртвые точки ВНТ и ВМТ соответственно. Расстояние между ВМТ и ВНТ – это ход поршня. Движение поршня в течении одного хода – это такт. Объём цилиндра описываемый поршнем за один такт – рабочий объём цилиндра Vp. Сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя = литраж, выражаемый в литрах или см 3 . Объём Vc под поршнем при ВМТ – это объём камеры сгорания. Полный объём цилиндра будет: Vц=Vc+Vp. Отношение — степень сжатия.

Рассмотрим индикаторную диаграмму четырёхтактного ДВС.

Полный цикл в четырёхтактном ДВС совершается за 4 такта или за два оборота коленвала.

1. ВПУСК поршень перемещается вниз. Впускной клапан открыт, воздух заполняет цилиндр (1-2). В конце впуска давление в цилиндре немного ниже атмосферного из-за гидравлических потерь в воздушном фильтре и клапане.

2. СЖАТИЕ Клапаны закрыты, поршень движется вверх и сжимает воздух. В результате температура повышается до 900 – 1100 о К. Эта температура обеспечивает самовоспламенение топлива подаваемого через форсунку. Впрыск топлива начинается за 10 – 30 о до ВМТ (точка 3). Степень сжатия в дизельном двигателе составляет от 12 до 18.

3. СГОРАНИЕ И РАСШИРЕНИЕ. В точке 4 сгорание завершается. Под действием возросшего давления поршень движется вниз. В этом такте часть кинетической энергии переходит в механическую работу и поэтому третий такт называют рабочим ходом и завершается в точке 5.

4. ВЫПУСК (5 – 1) Выпускной клапан открыт, поршень выталкивает отработавшие газы в атмосферу (точка а). Площадь индикаторной диаграммы ограниченная линиями (5-а-3-4-5) характеризует полезную работу газов на поршень, эту работу называют положительной. Площадь (1-2-а-1) представляет собой затраты работы на наполнение цилиндра свежим зарядом и выталкиванием газа. Эту работу называют отрицательной или насосной потерей. Положительная работа много больше отрицательной.

Б) С искровым зажиганием.

ДВС с искровым зажиганием от дизеля главным образом отличается тем, что в цилиндр подаётся не воздух, а специально подготовленная топливно-воздушная смесь. Также вместо форсунки устанавливается электросвеч зажигания, которая подаёт искру при подводе к ней нескольких киловольт. Устройство для приготовления топливно-воздушной смеси называется карбюратором, а при работе на газовом топливе – газосмесителем. КПД ДВС зависит от степени сжатия, однако в ДВС с искровым сжатием она меньше и составляет .

Величина предела степени сжатия ограничивается условиями принудительного воспламенения смеси топлива, т.е. температура смеси в конце процесса сжатия д.б. ниже температуры самовоспламенения топлива.

Устройство и принцип работы двухтактных ДВС.

а) С воспламенением от сжатия Diesel

В таком ДВС цикл осуществляется за два хода поршня – за один оборот кривошипа. При этом процесс выпуска и зарядки двигателя воздухом осуществляется в конце расширения и начале сжатия через выпускные и продувочные окна в стенке цилиндра. Воздух в цилиндр подаётся при некотором избыточном давлении от продувочного нагнетателя. Воздух в цилиндр подаётся из герметичного коллектора посредством воздействия обратной стороной поршня двигателя при движении вниз поршень выталкивает воздух в продувочный коллектор.

Рассмотрим индикаторную диаграмму.

1Й ТАКТ: Поршень движется от ВМТ НМТ (вниз). В точке 4 завершается процесс сгорания газов (4-5). Начало открытия выпускных окон отмечено точкой 5, а газы устремляются в выпускной коллектор. В точке 6 начинаются открываться продувочные окна, при этом в цилиндр поступает свежий воздух, и выходят газы.

2Й ТАКТ: Поршень движется к ВМТ последовательно перекрывает продувочные и выпускные окна. В точке 2 процесс вытеснения отработавших газов и наполнение цилиндра свежим воздухом полностью завершается. Процесс (2-3) – процесс сжатия воздуха в точке 3 начинается впрыск топлива через форсунку и воспламенение топлива.

б) С искровым зажиганием.

В двухтактных карбюраторных двигателях продувка цилиндра производится горючей смесью, что увеличит потери топлива и снизит КПД. В остальном процессы аналогичны.

Двухтактные газовые двигатели выполняют как правило с внутренним смесеобразованием, чтобы снизить потери газа через продувку. Газовое топливо вдувается под давлением в цилиндр в конце продувки и начале сжатия, а зажигание осуществляется с помощью электросвечи.

Двухтактные карбюраторные двигатели используются на маломощных установках, где важны компактность и небольшой вес. + простота конструкции.

Читать еще:  Установка таймера для автоматического запуска двигателя шерхан

Двухтактные газовые двигатели применяются для привода мощных энергетических установок.

Преимущество 2х-тактных ДВС над 4х-тактными состоит в том, что они имеют меньшие габариты и вес на единицу мощности.

Двигатели с воспламенением от сжатия что это

1. Марки дизельного топлива

Рабочий процесс двигателя с воспламенением от сжатия отличается от рабочего процесса карбюраторного двигателя, поэтому и к топливу для этих двигателей предъявляются другие требования. Одно из преимуществ двигателей с воспламенением от сжатия заключается в том, что они работают на более тяжелом и менее ценном топливе и расходуют его меньше. Топливо для автомобильных двигателей с воспламенением от сжатия получается прямой перегонкой нефтей и компаундированием продуктов прямой перегонки.

Дизельное топливо должно отвечать следующим требованиям:
1) обеспечивать мягкую и плавную работу двигателя, для чего топливо должно хорошо испаряться и иметь малый период запаздывания воспламенения;
2) обеспечивать хорошее распыливание в цилиндре двигателя;
3) бесперебойно поступать к насосу и обеспечивать легкий запуск двигателя при низких температурах;
4) обеспечивать бездымное сгорание и минимальное нагаро-образование;
5) не вызывать коррозии деталей двигателя;
6) не содержать механических примесей и воды.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

На автомобильном транспорте нашли применение быстроходные двухтактные двигатели с воспламенением от сжатия (ЯАЗ-204, ЯАЗ-206), для которых выпускается топливо трех марок (ГОСТ 4749-49), в зависимости от температуры окружающего воздуха. При температуре ниже минус 30° применяется арктическое дизельное топливо марки ДА, при температуре выше минус 30° — зимнее ДЗ, при температуре выше 0° — летнее ДЛ.

В качестве заменителей может быть использовано дизельное топливо летнее и зимнее по ГОСТ 305-42 и осветительный керосин по ГОСТ 4753-49. Применять в качестве топлива для двигателей ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 тракторный керосин, имеющий повышенное октановое число, нельзя.

Особое значение для дизельных топлив имеет правильность транспортировки, хранения и отпуска, в процессе которых должна быть исключена возможность засорения их механическими примесями и попадания воды. Это является обязательным условием для обеспечения нормальной работы топливоподающей аппаратуры. Для того чтобы исключить возможность работы двигателя с присутствием в нем воды, топливо должно отстаиваться в течение 10—12 дней.

2. Физико-химические свойства дизельных топлив

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению в двигателе оценивается поцетановому числу. Цетавовым числом дизельных топлив называется процентное (по объему) содержание цетана в такой смеси его с альфаметилнафталином, которая равноценна испытуемому топливу по самовоспламеняемости в двигателях.

Цетановое число цетана принято за 100, а альфаметилнафта-лина — за 0.

Определение цетанового числа дизельных топлив, подобно определению октанового числа бензинов, производится путем сравнительных испытаний топлива со смесями цетана и альфа-метилнафталина в специальном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия.

Чем выше цетановое число топлива, тем быстрее оно воспламеняется в камере сгорания после начала впрыска, т. е. тем короче получается период запаздывания самовоспламенения, меньше скапливается топлива в камере сгорания к моменту его самовоспламенения и более плавно нарастает давление после самовоспламенения. Плавность нарастания давления при сгорании топлива обспечивает «мягкую» работу двигателя.

При «жесткой» работе двигателя увеличиваются ударные нагрузки на шатунно-кривошипный механизм, что вызывает преждевременный его износ, а иногда даже поломки. Сокращение периода запаздывания самовоспламенения при повышении цетанового числа топлива приводит одновременно к снижению максимального давления сгорания, что также благоприятно сказывается на работе двигателя.

От величины цетанового числа зависят и пусковые свойства дизельных топлив.

Топливо с чрезмерно высоким цетановым числом так же нежелательно, как и со слишком низким. В том и другом случае увеличивается расход топлива, т. е. ухудшается топливная экономичность. Причиной увеличенного расхода топлива в обоих случаях является ухудшение процесса сгорания. При слишком высоком цетановом числе сгорание топлива происходит вяло, а при низком продолжительность огорания настолько увеличивается, что оно заканчивается далеко на линии расширения.

Для дизельного топлива ДА и ДЗ цетановое число должно быть не менее 40, а для дизельного топлива ДЛ — не менее 45.

Испаряемость дизельного топлива оценивается по фракционному составу. Желательно иметь топливо, которое быстро испарялось бы в двигателе после его впрыска, и тем самым сокращалось бы время до самовоспламенения топлива. Чем легче фракционный состав топлива, тем выше его испаряемость.

Для обеспечения необходимой испаряемости дизельного топлива у зимних сортов топлива ДЗ и ДА предусмотрен более легкий фракционный состав, чем у летнего ДЛ.

Для зимних топлив ДЗ и ДА нормируется также содержание легких фракций, влияющих на пусковые свойства.

Облегчение фракционного состава обеспечивает лучшее смесеобразование в цилиндрах двигателя и улучшение пусковых свойств.

Однако облегчение фракционного состава связано с уменьше-нцем вязкости топлива, которая должна иметь определенное значение’ для обеспечения смазки трущихся деталей топливоподаю-щей системы. Дизельное топливо имеет фракции, выкипающие от 200 до 350°.

Вязкостью топлива определяются качество его распыления в цилиндре двигателя, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой.

В свою очередь от перечисленных факторов зависят характер протекания процесса горения топлива, плавность работы двигателя, величина развиваемой им мощности.

Высокая вязкость приводит к затруднениям при фильтрации, к перебоям в подаче топлива насосом, ухудшению распыления и неполноте сгорания.

Физический смысл вязкости заключается в том, что она характеризует взаимную силу сцепления отдельных частиц топлива между собой, т. е. подвижность топлива.

При характеристике дизельного топлива приводится кинематическая вязкость и условная вязкость (по Энглеру).

За единицу кинематической вязкости принимают стокс (обозначается ст). Для удобства пользования целыми числами кинематическую вязкость выражают в сотых долях стокса, т. е. в сан-тистоксах (обозначается сст).

Условной вязкостью (обозначается °Е) называется отношение времени истечения топлива, нагретого до определенной температуры, из специального сосуда емкостью 200 см3 и отверстием определенного размера ко времени истечения такого же количества воды при 20° Ц. Чем более густое топливо, тем больше потребуется времени для его вытекания и, следовательно, вязкость его большая.

С изменением температуры вязкость дизельного топлива меняется: при повышении температуры она уменьшается, при понижении температуры — увеличивается.

Поэтому вязкость всегда устанавливается при определеннь^ температурах, чаще всего при 20, 50 и 100°.

Для определения кинематической вязкости требуется: специальная аппаратура, посуда, жидкости; основным прибором является вискозиметр. Вязкость условная определяется тоже в специальном приборе, но проще, чем кинематическая.

Коксуемость в дополнение к фракционному составу характеризует полноту сгорания топлива и склонность его к нага-рообразованию.

Кокс даже в небольших количествах в дизельном топливе является крайне нежелательной примесью. Его содержание не должно превышать 0,05%.

Выделение кокса способствует образованию нагара на форсунках, клапанах и других деталях двигателя.

Зольность в дизельном топливе увеличивает износы цилиндров и поршней. Поэтому наличие золы допускается в ограниченном количестве (не более 0,02%).

Содержание серы в дизельном топливе нежелательно по тем же причинам, что и в бензине, и ее количество не должно превышать 0,2%. Газообразное химическое соединение серы в виде сероводорода в дизельном топливе не допускается.

Водорастворимые кислоты, механические примеси и вода в дизельном топливе не допускаются.

Температурой вспышки ограничивается допустимое содержание в топливе наиболее легких фракций.

Температурой застывания называется температура, при которой испытуемое топливо в определенных условиях загустевает настолько, что при наклоне пробирки с ним под углом 45° уровень топлива . остается неподвижным в течение одной минуты.

Температурой помутнения называется та температура, при охлаждении до которой из топлива начинают выделяться кристаллы.

Таким образом, обе температуры характеризуют дизельное топливо с точки зрения возможности его использования при низких температурах окружающего воздуха. Практически температура застывания должна быть ниже на 10—15° температуры окружающего воздуха, т. е., если температура застывания минус 60°, то это топливо обеспечивает бесперебойную работу при температуре окружающего воздуха минус 45—50°.

Качество применяемого топлива по его физико-химическим свойствам может быть определено путем проведения анализов топлива в соответствующих лабораториях или по паспорту на топливо, выдаваемому снабжающими организациями.

Наиболее часто качество топлива ухудшается в процессе хранения и транспортировки в результате его загрязнения механическими примесями и водой.

Наличие механических примесей может быть выявлено путем фильтрования топлива через фильтровальную бумагу. Присутствие воды может быть обнаружено путем отстаивания топлива в прозрачном стеклянном цилиндре. Имеющаяся в топливе вода будет оседать на дне цилиндра.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector