Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое вихревой дизельный двигатель

Рудольф Дизель собрал своё детище в 1897 году. Это был плавно работающий, предельно простой, удобный для эксплуатации механизм.

Техническая документация на изобретение поместилась на 13 страницах – Рудольф Дизель нарисовал и описал на них двигатель, названный затем его именем.

Так началась история, в результате которой теперь мы имеем миллионы грузовиков, легковых автомобилей и кораблей с дизельными моторами.

Устройство дизельного двигателя, особенности конструкции.

Дизельные двигатели уже давно вошли в автоиндустрию, и в нынешнее время все чаше устанавливаются в автомобилях не только среднего, но и даже малого класса.

Почему же дизельные двигатели стали столь популярны в наше время? Ответ на этот вопрос очень прост. Одним и самых больших плюсов в эксплуатации дизельного двигателя, является его экономное потребление топлива, к тому же цена на дизельное топливо существенно ниже. Согласитесь, это немаловажный фактор при выборе авто для повседневной эксплуатации, особенно когда цены на топливо растут с каждым днем все больше и больше. Еще одним немаловажным и положительным фактором является то, что высокий крутящий момент полого изменяется с увеличением оборотов.

К сожалению, кроме положительных моментов при эксплуатации, водители имеющие автомобиль с дизельным мотором, могут столкнуться с рядом отрицательных моментов, а именно:

  • проблемы с запуском двигателя в условиях низких температур;
  • повышенной шумностью в работе;
  • вследствие повышенных нагрузок на узлы ЦПГ и КШМ значительно меньшим ресурсом, особенно при постоянной эксплуатации в городских условиях;
  • а в силу его сложности, ремонт его владельцу обойдется дороже, чем бензинового двигателя.

К тому же дизельные двигатели обладают меньшей литровой мощностью, приблизительно 25-30 кВт/л.

На рисунке вы можете увидеть основные камеры сгорания, применяемые на дизельных двигателях. На легковых автомобилях в основном устанавливаются раздельные камеры сгорания. Применение данной разновидности камер особенно на легковых авто не случайно, так как используя их, легче всего добиться от двигателя быстроходности и максимальной частоты вращения 4000 -5000.

Теперь более детально рассмотрим вихревые камеры сгорания. На такте впуска в отличие от бензинового двигателя, камера сгорания наполняется не топливной смесью, а воздухом. За тактом впуска следует такт сжатия, здесь также есть существенное отличие, оно заключается в том, что степень сжатия в дизельном двигателе значительно выше и достигает отметки 20-22.

Поршень, поднимаясь в верхнюю мертвую точку, практически подходит в плотную к ГБЦ (головке блока цилиндров), вытесняя тем самым из цилиндра 40-60% воздуха в вихревую камеру. Воздух, вытесненный из цилиндра в вихревую камеру, пройдя через специальный канал, образует вихревой поток. В самой вихревой камере располагается свеча накаливания и топливная форсунка, которая впрыскивает дозированное количество топлива перед приходом поршня в ВМТ, это происходит примерно за 5-10 градусов поворота коленчатого вала, не доходя до ВМТ. Так как в дизельном моторе компрессия на порядок выше, чем у бензинового, чтобы обеспечить стабильную подачу топлива в камеру сгорания, давление топлива должно превосходить давление в цилиндре создаваемое поршнем, поэтому давление на выходе топливной форсунке составляет 12-15 МПа (120-150 атмосфер).

Читать еще:  Эффективный запуск трехфазного двигателя

Сильно разогретый от высокого давления воздушный поток благодаря геометрической форме вихревой камеры достаточно хорошо перемешивается с впрыснутым топливом и происходит воспламенение топливной смеси. Для стабильно устойчивого испарения и воспламенения топливной смеси, в вихревой камере расположена свеча накаливания, которая в момент запуска двигателя разогревается до 800° с помощью электрической спирали, а в процессе работы уже от продуктов сгорания.

Процессы горения, происходящие в дизельном и бензиновом двигателе сами по себе очень разные, в дизеле процесс горения можно разбить на несколько стадий. В вихревой камере воспламенение и горение смеси идет при коэффициенте избытка воздуха равным примерно 1 (λ = 1), затем горение плавно перемещается в надпоршневое пространство, где процентное отношение воздуха гораздо выше. В итоге такая система организации горения топлива позволяет работать двигателю на очень бедных смесях (λ = 3-4), что значительно сказывается на расходе топлива.

Еще одно яркое отличие дизельного двигателя от бензинового состоит в том, что для управления оборотами двигателя, дроссельная заслонка совсем не обязательна, она может даже совсем отсутствовать. Для управления двигателем достаточно регулировать количество подачи топлива.

Еще одним типом дизелей с разделенной камерой сгорания являются предкамерные. Но они не получили большого распространения так как имеют меньшую литровую мощность, но зато у них более широкие пределы регулирования по составу смеси, что определено сказывается на их высокой экономичности.

Теперь настало время поговорить о дизелях с не разделенной камерой сгорания, двигателях с непосредственным впрыскиванием топлива (такая система, кстати, применима и к бензиновым двигателям), то есть у них отсутствует отдельная камера сгорания, а топливо сразу впрыскивается в цилиндр в надпоршневое пространство. Отличительной особенностью данной системы в сравнении рассмотренных выше лежит в самом поршне. Поршень в системе с непосредственным впрыском имеет углубление в своем днище, в которое и происходит впрыскивания топлива форсункой. Давление подачи топлива форсункой в данной системе значительно выше, чем в дизелях с разделенной камерой и составляет 35МПа (350 атмосфер). В основе развития данной системы лежит их более высокая экономичность и крутящий момент, поэтому на дорогах мы будем встречать все больше легковых автомобилей с дизельными двигателями, оснащенными не разделенной камерой сгорания.

Почему же дизельный двигатель всегда можно отличить от бензинового по шумности? Все дело в том, что в дизельном двигателе создается более высокое давление и нагрузку на все его детали, что вызывает своеобразный характерный шум. Особенно отчетливо шум дизеля слышим на холостых оборотах, с увеличением же частоты вращения шум становится значительно тише. Чем больше опережение впрыска, тем выше максимальное давление при сгорании и тем выше шум дизеля (так называемая «жесткость» сгорания).

Читать еще:  Время работы двигателей ракет

Если мы сравним поршни дизельного и бензинового двигателя одного или приближенного рабочего объема, то не вооруженным глазом видно, что поршень дизельного двигателя выглядит более массивным. Во-первых, он выше, его стенки и днище существенно толще, канавки под кольца шире, все это связано с тем, что дизельный двигатель подвержен более сильным нагрузкам, чем бензиновый. Так же более массивно и прочнее выполнены все остальные элементы КШМ (кривошипно-шатунный механизм).

вихрекамерный дизель — патент РФ 2096634

Вихрекамерное смесеобразование

Вихрекамерное смесеобразование ( см. рис. 27 а) основано на использовании интенсивного вращательного движения воздуха в дополнительной шаровидной камере ( дизели СМД-14, Д-50), В такте сжатия струя воздуха из цилиндра поступает в эту камеру по касательной поверхности к ее поверхности и получает вихревое движение. Топливо, впрыскнутое форсункой, хорошо перемешивается с воздушным потоком и быстро воспламеняется. Давление в вихревой камере резко повышается, горючие газы и топливо, которое не сгорело из-за недостатка воздуха, выбрасываются через диффузор в надпоршневое пространство, перемешиваются с находящимся там воздухом и полностью сгорают. [1]

Принцип вихрекамерного смесеобразования заключается в следующем. Воздух, сжимаемый в цилиндре, поступает но направляющему каналу в вихревую камеру и вследствие тангенциального расположения канала совершает интенсивное вращательное движение, способствующее хорошем и быстро: у перемешиванию топлива с воздухом. При сгорания давление в камере растет и продукты сгорания вместе с воздухом и песгорепшпм топливом устремляются в цилиндр, где также возникает вихревое движение. Но при этом большая часть топлива сгорает в вихревой камере. [3]

Принцип вихрекамерного смесеобразования заключается в том, что камера сжатия делится на две части: главную в рабочем цилиндре и вихревую вне цилиндра, соединенных между собой одним или несколькими каналами относительно большого сечения. Вихревые камеры выполняют шарообразными или цилиндрическими. Объем камеры содержит от 50 до 80 % всего объема заряда воздуха. Соединительный канал направляется под некоторым углом к днищу поршня и тангенциально по отношению к шаровой камере. [4]

Дизель К-661 имеет вихрекамерное смесеобразование. [5]

На базовых моделях дизелей с вихрекамерным смесеобразованием установлен турбокомпрессор, который состоит из радиальной центростремительной турбины и центробежного компрессора. Компрессор имеет консолъно-расположенное колесо, изготовленное из алюминиевого сплава центробежным литьем, с радиалыю направленными лопатками параболического профиля. [6]

Тип дизеля: четырехтактный, с вихрекамерным смесеобразованием, вертикальным расположением цилиндров в одно -, двух -, четырех-и шестицилиндровом исполнении. Одно — и двухцилиндровые дизели имеют блок-картерную конструкцию, их коленчатые валы устанавливаются на подшипниках качения. Коленчатые валы четырех — и шестицилиндровых дизелей устанавливаются на подшипниках скольжения. Дизели предназначены для привода генераторов, насосов, компрессоров и других механизмов. [7]

Читать еще:  Что такое v8i двигатель

Двигатель Д-54 А четырехтактный, с вихрекамерным смесеобразованием, с вертикальным однорядным расположением гялиндров. Пуск его осуществляется с помощью одноцилиндрового бензинового двигателя ПД-10М, двухступенчатого редуктора с муфтой сцэпления и декомпрессионного устройства. Двигатель ПД-10М запускается с помощью шнура, намотанного на маховик. [9]

Тип двигателей: четырехтактные, вертикальные, с вихрекамерным смесеобразованием, одно -, двух -, четырех — и шестицилиндровые, блок-картерной конструкции с блочными крышками на каждые два цилиндра. У одно — и двухцилиндровых двигателей блок-картеры туннельного типа, коленчатые валы установлены на подшипниках качения. [10]

Дизель Д-40 Р ( рис. 31) четырехтактный четырехцилиндровый с вихрекамерным смесеобразованием. Блок-картер представляет собой чугунную отливку, в которую вставлены четыре гильзы. Головка цилиндров 8 отлита из хромоникелевого чугуна и прикреплена к блок-картеру шпильками. Клапаны 7 расположены в головке цилиндров и приводятся в движение штангами 9 от распределительного вала 10 через толкатели. На рис. 31 показан такт впуска. Впускной клапан 7 открыт, поршень движется сверху вниз. Закрываются клапаны под действием пружин. Задняя и передняя стенки блок-картера имеют приливы, образующие гнезда коренных подшипников коленчатого вала, в которые установлены стальные вкладыши. Коленчатый вал вращается в пяти коренных подшипниках, изготовленных из стали. Пятая шейка коленчатого вала заканчивается упорным буртом ( гребнем), за которым находятся маслосгонная резьба и фланец. [11]

Дизельный двигатель Д-54 четырехтактный, четырехцилиндровый с вертикальным расположением цилиндров, с вихрекамерным смесеобразованием. [12]

Двигатели с нераздельной камерой или с непосредственным впрыском более чувствительны к влиянию фракционного состава топлива, чем двигатели с предкамерным или вихрекамерным смесеобразованием. [14]

ВТГ своими руками

Для изготовления вихревого теплогенератора в домашних условиях вам понадобится: электрический двигатель, плоская герметичная камера с вращающимся в ней диском, насос, болгарка, сварка (для металлических труб), паяльник (для пластиковых труб) электрическая дрель, трубы и фурнитура к ним, станина или стенд для размещения оборудования. Сборка включает в себя следующие этапы:

  • При помощи дрели просверлите несквозную перфорацию на диске;

Рис. 5: просверлите отверстия в диске

  • Закройте диск кожухом, проследите за надежной герметизацией камеры;
  • Соедините вал электродвигателя с валом вращающегося диска;
  • Установите электродвигатель с камерой на станину и прочно закрепите;
  • Подведите к теплогенерирующей камере трубы для подачи холодной и отвода горячей воды;
  • Подключите к двигателю и насосу для прокачки жидкости по системе электропитание от внешнего источника.

Такой вихревой теплогенератор можно подключить как к уже существующей системе теплоснабжения, так и установить для него отдельные радиаторы отопления.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector