В чем различие дизельных двигателей от карбюраторных

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

    К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

  • кривошипно-шатунный механизм,
  • газораспределительный механизм,
  • система питания,
  • система выпуска отработавших газов,
  • система зажигания,
  • система охлаждения,
  • система смазки.

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

В чем различие дизельных двигателей от карбюраторных

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

В чем различие дизельных двигателей от карбюраторных

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра.

Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя.

Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.

В чем различие дизельных двигателей от карбюраторныхРис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

В чем различие дизельных двигателей от карбюраторных

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику.

В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е.

подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия.

Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива.

А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.

В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости.

Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Почему в автомобиле с дизельным двигателем не использовали карбюратор

Долгое время бензиновые двигатели производились с карбюраторной системой питания. Вплоть до конца 80-х, а в России и ряде других стран и до начала 2000-х с конвейеров бойко сходили автомобили, на двигателях которых устанавливали этот узел системы питания поршневых бензиновых ДВС. Подчеркнем — бензиновых. Но почему не дизельных?

  • По какой причине на более-менее современные дизельные моторы ставились системы впрыска?
  • На эти вопросы мы и попробуем дать ответ сегодня, а точнее воспользуемся рассуждениями одного сведущего человека по имени Габриэль Морено — инженера-механика, работающего на очень известного производителя дизельных двигателей в США, поэтому есть шанс, что на слова данного человека можно сослаться.
  • Итак, вот его объяснение, почему дизели никогда не использовали карбюраторы, но оборудовались ТНВД и системой прямого впрыска:

«Как известно, бензиновые моторы — это поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые идут с искровым зажиганием. Основой зажигания в них выступает искра, которая проскакивает между электродами свечи в определенный момент для воспламенения топливно-воздушной смеси внутри цилиндра.

С другой же стороны, дизельные моторы — это двигатели внутреннего сгорания, в которых воспламенение происходит от сжатия, что означает, что воздушно-топливная смесь внутри цилиндра воспламеняется не от искры, а от тепла, создаваемого при сжатии воздушно-топливной смеси внутри цилиндра. Именно поэтому, как известно, дизельные двигатели имеют гораздо более высокую степень сжатия по сравнению с бензиновыми коллегами, а также и более высокий термический КПД.

www.enginelabs.com

Итак, теперь, когда изложено фундаментальное различие между бензином и дизелем, давайте перейдем к вопросу, говорит Габриэль, касающемуся того, почему карбюраторы нельзя использовать на дизельных моторах?

Что ж, поскольку топливно-воздушная смесь воспламеняется теплом от сжатия, у нас должен быть способ рассчитать время начала воспламенения. В бензиновом двигателе инженеры делают это, используя опережение зажигания, но без свечи зажигания в дизельном двигателе это и не нужно, поскольку в данном случае мы делаем это, рассчитывая момент впрыска топлива.

Иными словами, если бы мы попытались запустить дизель с карбюратором, он бы работал очень плохо, потому что на каждом такте впуска мы подавали бы воздух и топливо. Воспламенение в цилиндре в таком случае происходило бы, как только смесь становилась бы достаточно разогретой от сжатия, но такое состояние будет чрезвычайно сложно поймать.

Гораздо лучше, когда дизель будет использовать топливную систему высокого давления, которая впрыскивает топливо в очень точный момент, и оно (давление) должно быть высоким, чтобы давление струи топлива могло преодолевать давление в цилиндре и распылиться из форсунки, несмотря на момент впрыска в точке цикла, когда давление в цилиндре наиболее высокое, то есть в момент, когда поршень приближается к верхней мертвой точке.

Читайте также:  Boeing 737 как запустить двигатели

Используя форсунку высокого давления, мы можем контролировать синхронизацию подачи топлива (и, следовательно, обороты двигателя), а контроль количества топлива, проходящего через форсунку, определяет, какое давление создается в цилиндре, что, следовательно, влияет на крутящий момент.

Без возможности управления синхронизацией подачи дизеля мы не могли бы заставить двигатель набирать обороты или производить мощность. Карбюратор на дизельном двигателе только позволял бы топливу течь постоянно, без контроля времени подачи топлива». 

Вот в чем смысл! Если нет свечей зажигания, управляемых распределительным устройством двигателя, мы не сможем контролировать момент того, когда тот или иной поршень должен достигнуть своего рабочего хода. Вам нужно будет рассчитать время, контролируя при этом, когда будет впрыскиваться в цилиндр дизельное топливо. И все это механически.

www.autopartsprodigy.com

Технически это крайне сложная и нестабильная схема работы, в частности из-за того, что с каждым цилиндром в таком случае нужно работать топливной системе индивидуально, поэтому установка с дроссельной заслонки не будет работать так же, как она работает на бензиновых моторах.

И еще это также означает, что нажатие на педаль газа на дизельном двигателе, оборудованном карбюратором, приведет к попаданию более богатой топливно-воздушной смеси в цилиндры, и если эта смесь будет слишком богатая, без достаточного количества воздуха, это приведет к плохому сгоранию, из-за чего автомобиль просто не будет тянуть, а мотор станет работать нестабильно и в режиме постоянного чрезмерного износа.

Обложка: www.autoevolution.com

Карбюраторные и дизельные двигатели

2. Принцип работы
дизельных и бензиновых (карбюраторных)
двигателей. Их принципиальные отличия.

Основными типами
ДВС являются поршневые двигатели —
камерой сгорания является цилиндр, где
тепловая энергия топлива превращается
в механическую энергию, которая из
возвратно-поступательного движения
поршня превращается во вращательную с
помощью кривошипно-шатунного механизма.
По
типу используемого топлива делятся на:

  • Бензиновые— смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
  • Дизельные—специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Бензиновый
двигатель
является довольно неэффективным и
способен преобразовывать всего лишь
около 20-30 % энергии топлива в полезную
работу.

Стандартный дизельный двигатель обычно
имеет коэффициент
полезного действия
в 30-40 %, дизели с турбонаддувом
и промежуточным охлаждением свыше 50 %
.

Дизельный двигатель из-за использования
впрыска высокого давления не предъявляет
требований к летучести топлива, что
позволяет использовать в нём низкосортные
тяжелые масла.

  • Рассмотрим подробнее
    устройство каждого из двигателей.
  • Карбюраторные
    поршневые двигатели.
  • К составляющим
    карбюраторного поршневого двигателя
    относятся:
  • кривошипно-шатунный механизм,
  • газораспределительный механизм,
  • система питания,
  • система выпуска отработавших газов,
  • система зажигания,
  • система охлаждения,
  • система смазки.

А теперь рассмотрим
принцип работы на примере одноцилиндрового
карбюраторного двигателя. Его устройство
представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный
двигатель внутреннего сгорания:

  1. а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный
    разрез
  2. 1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр;
    3 — поршень;
  3. 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой
    палец;
  4. 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 —
    маховик;
  5. 9 — кривошип; 10 — распределительный
    вал;
  6. 11 — кулачок распределительного
    вала;
  7. 12 — рычаг (коромысло); 13 — клапан;
    14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со
съемной головкой (1) находится поршень
(3), в специальные канавки справа и слева
помещены поршневые кольца (4). Кольца
скользят по поверхности цилиндра, не
давая образующимся газам вырваться
вниз и препятствуя попаданию наверх
масла.

Поршневые
кольца по назначению разделяют на
компрессионные и маслосъемные.
Компрессионные
кольца

предотвращают порыв газов из камеры
сгорания в картер.

Наружный диаметр
кольца в свободном состоянии больше
внутреннего диаметра цилиндра, поэтому
часть кольца вырезана. Вырез в поршневом
кольце называют замком.

Маслосъемные
кольца

препятствуют проникновению масла из
картера в камеру сгорания, снимая излишки
масла со стенки цилиндра. Их устанавливают
ниже уровня компрессионных. Они в отличии
от компрессионных колец имеют сквозные
прорези.

Поршневой палец
(5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом
коленчатого вала (9). Он вращается в
подшипниках, которые расположены в
картере двигателя. На конце коленчатого
вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки
распределительного вала (11) находят на
рычаги (12), клапаны (13) открываются. При
этом, через впускной клапан проходит
горючая смесь (бензин и воздух), а через
выпускной выходят отработанные газы.
Закрываются клапаны под воздействием
пружин, когда кулачки сбегают с рычагов.
В движении коленчатый вал и кулачки
приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания
(14) расположена в резьбовом отверстии
головки цилиндра (1). Между ее электродами
проскакивает искра и воспламеняет
горючую смесь (см. выше).

Вот основные
принципы работы одноцилиндрового
карбюраторного двигателя.Также существуют
показатели, которые используются для
оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра
двигателя

а) поршень в нижней мертвой точке

б) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя
и нижняя «мертвая» точка, соответственно.
Эти показатели характеризуют положение
поршня, при котором он удален от оси
коленчатого вала. S
– ход поршня. Путь от одной «мертвой»
точки до другой.  —
объемом камеры сгорания. Это объем над
поршнем, когда он находится в ВМТ.

 —
рабочий объем цилиндра. Тот объем,
который освобождает поршень, перемещаясь
от верхней «мертвой» точке к нижней. Vп
– полный объем цилиндра. Показатель,
который исчисляется суммированием
объема камеры сгорания и рабочего объема
цилиндра.

При сложении рабочих объемов
всех цилиндров мы получаем рабочий
объем двигателя. Мы рассмотрели работу
двигателя с одним цилиндром, но современные
машиностроительные заводы выпускают,
как правило, двигатели с количеством
цилиндров 4, 6, 8, 12.Но бывают 1-цилиндровые
(все с приставкой «мото», т.е. мотоциклы,
мотоблоки и т.д.

), 3- цилиндровые (например,
ДАМАС, МАТИС, т.е. все ДЭУ), 5- цилиндровые
(система «звездочка», применяемая в
самолетах)

На рисунке 1.3
показано возможное расположение
цилиндров.

Рис. 1.3 Расположение цилиндров двигателя.

  • 1 — рядное расположение цилиндров;
  • 2 — V — образный двигатель;
  • 3 — звездообразный двигатель;
  • 4 — оппозитное расположение цилиндров
    двигателя;
  • 5 — U — образный двигатель с шатуном
    прицепного типа (поршни движутся в одном
    направлении);
  • 6 — двигатель с горизонтально
    расположенными цилиндрами и поршнями,
    движущимися в противоположных
    направлениях.
  • Рабочий цикл
    четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить
вращаться ведущие колеса автомобиля
двигатель должен пройти так называемый
рабочий цикл. Двигатель автомобиля
совершает этот цикл за четыре такта
(схема представлена на рисунке 1.4):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.

Рис. 1.4 Рабочий цикл четырехтактного
карбюраторного двигателя

а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г)
выпуск

Первый такт –
впуск горючей смеси (рис. 1.4а). Клапан
открывается, горючая смесь заполняет
цилиндр, смешивается с остатками газов
и превращается в рабочую смесь.

Второй такт —
сжатие рабочей смеси (рис. 1.4б). Клапаны
закрыты, следовательно, рабочая смесь
сжимается, температура газов повышается.
Если оценить это в цифрах, то мы получим
следующие величины: давлении в цилиндре
составит 9-10 кг/см2,
температура газов – 400оС.

Третий такт —
рабочий ход (рис. 1.4в). На этом этапе
сгорает рабочая смесь, в результате
происходит выделение энергии, которая
превращается в механическую работу.
Расширяющиеся газы создают давление
на поршень, далее через шатун и кривошип
на коленчатый вал. Под силой давления
коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля
начинают вращаться.

Четвертый такт —
выпуск отработавших газов (рис. 1.4г).
Поршень совершает движение от ВМТ к
НМТ, при этом открывается выпускной
клапан, и отработанные газы выходят из
цилиндра.

Мы рассмотрели
четыре такта работы двигателя. Только
в ходе третьего такта (рабочего хода)
совершается полезная механическая
работа. А первый, второй и четвертый –
это подготовительные процессы. Этим
процессам способствует кинестетическая
энергия маховика (рисунок 1.5), который
вращается по инерции

сцепление для передачи крутящего момента на распред коробку

Рис. 1.5 Коленчатый вал двигателя с
маховиком

1 — коленчатый вал двигателя; 2 —
маховик с зубчатым венцом;

3 — шатунная шейка; 4 — коренная
(опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический
диск, закрепленный на коленчатом валу,
и называется маховик. Во время третьего
такта, коленчатый вал, раскрученный
поршнем через шатун и кривошип, передает
запас инерции маховику.

Читайте также:  Большие обороты двигателя на холостом ходу ваз 21099 карбюратор

В свою очередь,
под действием энергии, отдаваемой
маховиком, поршень движется вверх
(выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е.

подготовительные такты в обратном
порядке осуществляются только за счет
запасов инерции в массе маховика через
коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем
к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные
двигатели

Главной особенностью
работы дизельного двигателя является
то, что топливо подается форсункой или
насос-форсункой непосредственно в
цилиндр двигателя под большим давлением
в конце такта сжатия.

Необходимость
подачи топлива под большим давлением
обусловлена тем, что степень сжатия у
таких двигателей в несколько раз больше,
чем у карбюраторных. И так как давление
и температура в цилиндре дизельного
двигателя очень высоки, то происходит
самовоспламенение топлива.

А это
означает, что искусственно поджигать
смесь не надо. Поэтому у дизельных
двигателей отсутствуют не только свечи,
но и вся система зажигания.

Дизельный
двигатель является двигателем
внутреннего сгорания с воспламенением
от сжатия. Поскольку такие двигатели
втягивают воздух, то он сжимается в
двигателе до уровня, который существенно
выше, чем в двигателях с воспламенением
от искры, в которых используется
топливовоздушная смесь.

Вдобавок ко
всему, двигатели с воспламенением от
искры очень чувствительны к детонации.
С точки зрения коэффициента полезного
действия (КПД) дизельный двигатель
является наиболее эффективным двигателем
внутреннего сгорания. Низкооборотные
двигатели большего рабочего объема
могут иметь КПД =50% и выше.

В результате
этого дизельные
автомобили имеют низкий расход топлива
и низкий уровень вредных выбросов в
выхлопных газах, что можно отнести к
преимуществу дизельных двигателей по
сравнению с бензиновыми.
В дизельном двигателе может использоваться
четырех- или двухтактный цикл.

В
автомобильных двигателях практически
всегда используется четырехтактный
цикл.
Рабочий
цикл четырехтактного дизельного
двигателя

Первый такт –
впуск. Цилиндр двигателя наполняется
через впускной клапан воздухом.

Второй такт –
сжатие. Здесь идет подготовка к
воспламенению топлива. Поршень при
движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух,
давление над поршнем становится равным
40 кг/см2,
температура – более 500оС.

Третий такт —
рабочий ход. Дизельное топливо через
форсунку под давлением поступает в
камеру сгорания, где и происходит его
воспламенение за счет высокой температуры
сжатого воздуха. Во время третьего такта
давление в цилиндре 100 кг/см2,
а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт –
выпуск отработавших газов, Поршень от
НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной
клапан открывается, отработанные газы
выходят из цилиндра.

Размеры, масса и
стоимость дизельного двигателя
значительно больше бензинового за счет
высоких нагрузок на рабочие механизмы.
Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.

В дизельном
двигателе, нагрузки на все механизмы и
детали значительно больше, чем в
карбюраторном бензиновом, и это
закономерно приводит к увеличению его
массы, размеров и стоимости.

Однако
дизельный двигатель имеет и неоспоримые
преимущества — меньший расход
топлива, чем у его карбюраторного «брата»
(приблизительно на 30%), а также отсутствие
системы зажигания, что значительно
уменьшает количество возможных
неисправностей при эксплуатации.

***

Новое поколение
бензиновых двигателей является, своего
рода, «симбиозом» карбюраторных и
дизельных двигателей, т.е. впрыск
бензинного топлива
в воздушный поток осуществляется без
карбюратора специальными форсунками
— инжекторами.

В настоящее время
инжекторные
системы подачи топлива
в большинстве случаев полностью заменили
карбюраторы.

Это связано с тем, что
только инжектор может без обслуживания
и регулировок длительное время (сотни
тысяч километров пробега) сохранять
выхлоп автомобиля в рамках современных
экологических требований и обеспечивать
более качественное, по сравнению с
карбюратором, приготовление требуемой
горючей смеси на всех режимах двигателя.

В
настоящее время уже используются Комбинированные
(гибридные) двигатели имеют в своём
составе двигатель внутреннего сгорания
и электродвигатель, осуществляющий
передачу крутящего момента на коленчатый
вал ДВС или непосредственно на ведущие
колёса автомобиля.

В силу свойства
«обратимости электрических машин»
электродвигатель, в подобных устройствах,
может выполнять функции как стартера,
осуществляя вращение коленчатого вала
ДВС при запуске и, в определённых
условиях, обеспечивая движение автомобиля
без его участия, так и генератора, работая
на подзарядку аккумуляторных батарей
при установившихся режимах движения.

Автомобили подобных конструкций отличает
высокая топливная экономичность и
соответствие современным требованиям
экологической безопасности.

Отличие рабочего цикла дизельного двигателя от карбюраторного

Основными типами ДВС являются поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма. По типу используемого топлива делятся на:

  • Бензиновые — смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
  • Дизельные —специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50 % .

Дизельный двигатель из-за использования впрыска высокого давления не предъявляет требований к летучести топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Что лучше – дизельный или бензиновый?

Часто можно услышать вопрос, – какой двигатель выгоднее и лучше – карбюраторный или дизельный? Давайте попробуем разобраться в этом непростом вопросе, и начнем со сравнения конструкций этих тепловых машин и анализа их принципиальных различий.

Основные отличия карбюраторных двигателей от дизельных заключаются в способе приготовления горючей смеси (смеси топлива с кислородом воздуха) и способе ее воспламенения.

В карбюраторном двигателе горючая смесь, которая обычно представляет собой смесь бензина и воздуха, готовится вне цилиндров двигателя – во внешнем смесительном устройстве – карбюраторе (внешнее смесеобразование).

При открытом впускном клапане и ходе поршня к нижней мертвой токе (такт впуска) в цилиндре создается разрежение, при этом воздух засасывается через воздушный патрубок карбюратора.

Перемещаясь по диффузорам карбюратора, воздух смешивается бензином, который подсасывается и распыляется из жиклеров, соединяющих поплавковую камеру с диффузорами (по принципу вакуумного пульверизатора). В таком виде готовая к воспламенению смесь поступает в цилиндр, где в процессе сжатия происходит ее окончательное перемешивание и разогрев. Далее смесь воспламеняется от свечной искры и совершается такт рабочего хода.

  Что такое ДВС в автомобиле, расшифровка кратко

В дизеле горючая смесь готовится непосредственно в цилиндрах двигателя (внутреннее смесеобразование) – сначала через впускной клапан в цилиндр поступает воздух, а затем, когда воздух сильно сжимается и раскаляется от сжатия, в цилиндр с помощью форсунки впрыскивается порция топлива.

Воспламенение происходит без постороннего источника пламени (искры) и двигатель выполняет рабочий ход, т. е. совершает полезную механическую работу, используя тепловую энергию сгорающего топлива.

Степень сжатия в дизельных двигателях значительно выше степени сжатия в карбюраторных двигателях, благодаря чему и становится возможным самовоспламенение рабочей смеси.

Не следует путать два понятия – «рабочая смесь» и «горючая смесь». Горючая смесь – это смесь чистого воздуха и топлива, а в рабочей смеси, кроме того, присутствуют отработавшие газы, оставшиеся в цилиндре после его продувки через выпускной клапан. Т. е. в цилиндре воспламеняется не горючая, а рабочая смесь, так как отработавшие газы полностью удалить практически не возможно.

Исходя из анализа принципиальных различий между дизельным и карбюраторным двигателями, попробуем оценить их достоинства и недостатки, для объективного сравнения.

Преимущества и недостатки карбюраторного двигателя

  • К преимуществам карбюраторного двигателя по сравнению с дизелями можно отнести их следующие свойства:
  • Очевидным плюсом карбюраторных двигателей является более качественное смесеобразование, что благотворно сказывается на процессе сгорания топлива.
  • К недостаткам карбюраторных двигателей можно отнести следующие их свойства:

Существенным недостатком карбюраторных двигателей является относительно высокое сопротивление в диффузоре карбюратора, которое препятствует быстрому заполнению цилиндра горючей смесью.

Избавиться от этого недостатка в значительной степени позволяют системы питания с впрыском бензина (инжекторные). Токсичность продуктов сгорания бензина требует установки различных нейтрализаторов, которые увеличивают сопротивление выпускного тракта системы питания. Эти два фактора значительно снижают эффективность и экономичность работы карюбюраторного двигателя.

Дизельные двигатели менее подвержены влиянию сопротивления трактов впуска и выпуска, а использование турбонаддува позволяет значительно улучшить наполняемость цилиндров воздухом.

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

К основным преимуществам дизеля по сравнению с карбюраторным двигателем можно отнести следующие свойства:

Читайте также:  Ваз 2121 как снять поддон не снимая двигатель

Недостатки дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями:

Особое положение занимают бензиновые двигатели с впрыском топлива и принудительным воспламенением рабочей смеси. Эти двигатели в зависимости от организации процесса смесеобразования и конструкции могут сочетать в себе положительные свойства, как карбюраторных двигателей, так и дизелей.

Поскольку газовые двигатели тоже имеют на автомобилях достаточно широкое применение, рассмотрим свойства и этих тепловых машин внутреннего сгорания.

Преимущества и недостатки газовых двигателей

  1. Двигатели, использующие для работы горючие газы (жидкие или газообразные) имеют ряд существенных достоинств:
  2. Недостатки двигателей, работающих на газовом топливе:
  3. Так что же, все-таки, лучше – дизель или бензиновый?
  4. Источник

Мощность и экономичность

У автолюбителей со временем сложилось впечатление о том, что дизельные моторы расходуют намного меньше масла и топлива. Сегодня подобное утверждение будет только частично соответствовать действительности.

Благодаря высокой эффективности сжигания топливовоздушного состава, расход в дизельном моторе будет ниже примерно на 15-20%.

Это обусловлено тем, что горючая смесь сдавливается в дизельных движках примерно в 2 раза сильнее.

Производительность бензиновых двигателей существенно возрастает, когда они сравниваются с дизельными установками. В некоторых марках автомобилей эта рассматриваемая эксплуатационная отличается почти в 2 с лишним раза.

Следует отметить, что относительно малая мощность дизельных установок в достаточной степени компенсируется равномерной тягой, независимо от того, на каких оборотах эксплуатируется мотор. Подобное не под силу бензиновым агрегатам.

Карбюратор и инжектор. В чём разница? Сравнение с дизелем

Двигатель – самая важная часть автомобиля. Именно благодаря этому агрегату машина приводится в движение. Нет двигателя – машина превращается в обычную повозку. Телегу. Только в эту телегу лошадей не запрячь.

При помощи двигателя энергия сгорания топлива или энергия электрическая преобразуются в механическую энергию, которая необходима для движения.

Традиционно на автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания на бензине или дизельном топливе, используются также газовые двигатели, всё чаще начинают применять гибридные двигатели, которые представляют собой симбиоз двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Очень много разработок в области электрических двигателей. Однако, данный тип двигателя пока не получил широкого распространения.

Двигатели внутреннего сгорания

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания

В цилиндрах таких двигателей сжатая воздушно-топливная смесь воспламеняется искрой. Мощность двигателя регулируется путем регулирования потока воздуха, при помощи дроссельной заслонки.

В автомобилях, возраст которых составляет 10 лет и старше, управление дросселем осуществлялось путем нажатия на педаль газ. На современных автомобилях тоже нужно нажимать на газ, но только для того, чтобы послать сигнал ЭБУ (электронному блоку управления, «мозгам»), управляющему дроссельной заслонкой.

Виды бензиновых двигателей

Бензиновые двигатели могут быть карбюраторными и инжекторными. Бензиновые двигатели различаются по числу и расположению цилиндров, по способу охлаждения (воздушное и масляное охлаждение), по способу наполнения цилиндров воздухом (атмосферные, с наддувом, компрессорные) и другие.

  • Карбюраторные бензиновые двигатели
  • В карбюраторном двигателе горючая смесь приготавливается, собственно в карбюраторе. Основных видов карбюратора три:
  • Барботражный карбюратор 1 — дроссельная заслонка

Мембранно-игольчатый карбюратор создан как самостоятельная часть, элемент автомобиля. Устройство состоит из нескольких камер, которые разделены мембранами и соединенны штоком с иглой на конце, которая запирает седло клапана подачи бензина.

Достоинством данного карбюратора является то, что его можно размещать в любом положении, относительно поверхности земли. Недостаток – сложность настройки. Обычно такой карбюратор устанавливается на газонокосилки, бензорезы и т.п.

Но в качестве вспомогательного устройства, его можно обнаружить на автомобиле ЗИЛ-138.

  Дизель какая должна быть температура двигателя

Поплавковые карбюраторы составляют подавляющее большинство существующих в природе карбюраторов. Именно поплавковые карбюраторы устанавливаются на автомобили. Стоит заметить, что модификаций данного типа карбюратора огромное множество. Но, в обязательном порядке, в его состав входит поплавковая камера и смесительная камера.

Почему дизельное топливо называют соляркой

Дизельное — общий термин для нефтяного дистиллятного мазута, проданного для автомобилей, которые используют двигатель воспламенения от сжатия, названный в честь его изобретателя, немецкого инженера Рудольфа Дизеля.

Название «солярка» происходит из немецкого Solaröl — «солнечное масло».

Использует четырехтактный цикл сгорания так же, как бензиновый двигатель. 4 удара:

  1. Ход входа — клапан входа раскрывает вверх, впускающий внутри воздух и двигающий поршень вниз.
  2. Ход обжатия — поршень двигает назад вверх и обжимает воздух.
  3. Как только поршень достигает верхней части, горючка впрыскивается в нужный момент и воспламеняется, заставляя поршень вернуться вниз.
  4. Ход выдыхания — поршень двигает назад к верхней части, нажимая вне выдыхания созданное от сгорания из выпускного клапана.

Чем отличается загранпаспорт нового образца от старого — какой лучше оформить

Чем отличается банкомат от терминала читайте тут

Как происходит процесс сгорания топлива в дизельном двигателе?

Топливо подается форсункой в рабочий цилиндр тракторного двигателя в виде факела тонкораспыленных капель. Капли топлива попадают в среду сжатого и вследствие этого нагретого до высокой температуры воздуха. Это достигается высок

ой степенью сжатия (отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания), равной 16—22.

Несмотря на то, что температура сжатого в цилиндре воздуха выше необходимой для воспламенения топлива, сгорание происходит с задержкой, связанной с подготовкой топлива к горению.

Эта задержка приводит к скоплению в цилиндре некоторого количества распыленного топлива, которое продолжает подавать форсунка.

Далее топливо воспламеняется и быстро сгорает с резким возрастанием давления и те начинают сгорать почти сразу по выходе из форсунки. В этот последний период давление газов остается почти постоянным.

В последнее время разработан принципиально новый процесс образования рабочей смеси в камере сгорания тракторного двигателя с уменьшили расход топлива.

Он характеризуется тем, что в объеме камеры сгорания распыливается лишь незначительное количество (около 5%) топлива, а его основная часть подается форсункой на горячую стенку выемки в днище поршня.

При этом форсунку устанавливают в головке цилиндром так, что направление факела распыленного топлива образует острый угол с поверхностью стенки, а в камере сгорания создается движение воздуха, направление которого совпадает с направлением движения частиц топлива. В таких условиях попадающее на стенку камеры сгорания топливо «растекается» по стенке, образуя тонкую (около 0,2 мм) пленку на большой площади.

Та небольшая часть топлива, которая отрывается от краев факела из-за трения о воздух и распыливается в объеме камеры сгорания, подготовится к воспламенению и воспламеняется так же, как и при чисто объемном смесеобразовании.

Однако из-за малого количества воспламеняющегося топлива при этом не происходит резкого нарастания давления.

Основная часть топлива, превращенная в пленку, постепенно испаряется со стенки, в парообразном состоянии поступает в зону горения и сгорает полностью, не вызывая большого повышения давления

Отличия солярки от бензина

Главная отличительная особенность дизеля от бензина заключается в том, что солярка является соединением тяжелых углеводородов, в то время как бензин – соединение легких фракций углеводородов.

В отличие от бензина, дизельное топливо поступает в камеру сгорания следом за воздухом. То есть сначала в цилиндры подается воздух, который из-за компрессии и высокого давления нагревается до температуры 850-900 градусов Цельсия.

Затем форсунками под давлением в камеры сгорания подается дизельное топливо, которое в разогретой среде мгновенно воспламеняется.

Дополнительные системы, необходимые для ДВС

Двигатель автомобиля сравнивают с человеческим сердцем. Сердце не может функционировать без взаимодействия с другими органами в организме. Так и двигателю для нормальной работы нужно несколько дополнительных систем.

Конечно же, большинство двигателей не может работать без трансмиссии, потому что эффективен ДВС только в узком диапазоне оборотов. Впрочем, сейчас активно ведутся разработки по созданию гибридных двигателей, которые всегда должны работать в оптимальном режиме.

Двигателю нужны система зажигания, выхлопа и охлаждения. О последней стоит поговорить более подробно.

Отличия солярки от бензина

Солярка отличается от октана вязкостью. Как упоминалось ранее, в процессе разделения углеводородные топлива разделяются по вязкости. Как отделены, газ и дизель извлекают отдельно и применять для различных вещей. Октан менее вязкий, чем соляра, он находится выше в дистилляционной колонне.

Способ сжигания 2 видов, также очень отличается. Автомобили, использующие октан, воспламеняют свечой зажигания. Октан не сжимается до высоких температур. Это создает искру, достаточно горячую, чтобы зажечь горючее и сжечь газ, чтобы он мог заставить автомобиль двигаться.

Автомобили, требующие соляровое, не используют свечу, потому что они сжимают горючее до точек, где температура достаточно высока, чтобы сгорать без нее.

Преимущества четырёхтактных двигателей:

Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector