Из чего состоит дизельный двигатель: Устройство дизельных двигателей | Yanmar Russia

Дизель. Основные типы и конструктивные элементы дизельных двигателей

Дизель представляет собой поршневой мотор внутреннего сгорания, имеет достаточно широкое распространение в современном автомобиле- и судостроении. Такой тип двигателей в отличие от ДВС обладает рядом неоспоримых достоинств; он более мощный, а расход его дешевого дизельного топлива экономичней. От бензинового дизельный двигатель отличается прежде всего особенностями образования и воспламенения смеси. Также за счет высокой степени сжатия они имеют более высокий КПД.

Принцип действия дизеля заключается в соприкосновении топлива со сжатым воздухом с его последующим воспламенением (подача топлива и воздуха — раздельная, независимая друг от друга). Происходит это следующим образом: в цилиндр попадает сильно сжатый вследствие высокого давления воздух, который разогревается до определенной температуры, после чего происходит впрыск топлива, а затем его воспламенение. Энергия приводит поршень в движение, запуская весь механизм.

До 1920 года та система подачи топлива, которая применялась на первых дизельных моторах, не обеспечивала большой частоты вращения коленчатого вала. Это случилось только после изобретения Робертом Бошем топливного насоса высокого давления. (Подробнее об истории дизельного двигателя)

Основные элементы

Основными конструктивными элементами дизельного двигателя являются: топливная система, действие которой направлено на подачу необходимого количества топлива с заданными параметрами давления в определенный момент времени. Система включает: топливный фильтр, ТНВД (топливный насос высокого давления), форсунки. Блок цилиндров, кривошипно-шатунный механизм, картер, газо-распределительный механизм, а также клапаны и поршни, генератор, впускной коллектор. Нагревательные элементы (свечи накаливания), обеспечивающие подогрев воздуха, необходимы для того, чтобы двигатель можно было запускать в холодное время года.

Типы

По типу конструкции дизели бывают тронковыми (здесь них шатун крепится к поршню) и крейцкопфными (шатун присоединяется к специальной конструкции — крейцкопфу, имеющей соединение с поршнем). Каждый из этих видов двигателей обладает преимуществами и недостатками: тронковые более компактные по габаритам, а вот крейцкопфные снижают износ поршня и цилиндра. Однако сегодня они чаще применяются в судоходстве.

По конструкции камеры сгорания подразделяются на двигатели с непосредственным впрыском (камера сгорания не разделена). Такие дизельные моторы, благодаря установленному ТНВД с электронным управлением, работают в экономичном режиме практически без вибрации и шума.

Движки с раздельной камерой сгорания сегодня более распространенный тип силовых агрегатов, устанавливаемый на легковые автомобили. Топливо впрыскивается в дополнительную вихревую камеру, которая соединяется с цилиндром. Именно здесь начинается воспламенение, затем переходит в основную камеру.

Многие современные дизели оснащены специальной системой впрыска топлива Common Rail, особенность которой состоит в том, что горючее подается топливным насосом высокого давления через рампу, а открытие форсунок происходит по сигналу датчиков. Весь процесс автоматизирован и оснащен компьютерной программой.

Во избежании серьезных проблем в работе дизеля следует периодически проходить техническое обслуживание в специализированном сервисном центре. По необходимости квалифицированными специалистами будут произведены диагностика мотора; гарантийный, постгарантийный ремонт с применением высокотехнологичного оборудования. Правильная эксплуатация, а также своевременное обращение к опытным мастерам продлят отличную работу вашего железного друга, сэкономив деньги.

Конструкция основных узлов дизельных двигателей

Современный дизельный двигатель представляет собой сложный агрегат, состоящий из ряда отдельных механизмов, систем и устройств. Конструкция дизельного двигателя зависит от его назначения, мощности, области применения и т.д. В любом двигателе можно выделить следующие основные узлы: остов, кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения и продувочные и наддувочные устройства (рис. 23).

Остов двигателя поддерживает и направляет движущиеся детали, воспринимает все усилия при работе двигателя; представляет собой совокупность неподвижных деталей двигателя – фундаментной рамы, картера, цилиндров, крышек цилиндров, анкерных связей, шпилек и болтов, стягивающих эти детали.

Фундаментная рама является основанием остова, предназначена для укладки коленчатого вала и служит емкостью для сбора масла, вытекающего из узлов смазывания двигателя. Рама нагружена массой двигателя, силами давления газов, силами инерции поступательного движения и вращающихся масс; Если двигатель оборудован навешенными механизмами (водяными, масляными, топливоподкачивающими насосами), то они монтируются на переднем конце рамы; Рамовые подшипники являются опорой для шеек коленчатого вала;

Картер служит для соединения цилиндров с фундаментной рамой, образует закрытое пространство для размещения кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Детали картера подвергаются растяжению от действия максимальной силы давления газов и сжатию усилием предварительной затяжки, а также изгибающим усилиям в крейцкопфных двигателях;

Рабочие цилиндры – это часть двигателя, где осуществляется рабочий цикл. Цилиндр состоит из рубашки и вставной втулки. Во втулке движется поршень и протекают рабочие процессы. Рубашка является опорой для втулки и образует полости для ее охлаждения. Цилиндры устанавливают на верхнюю обработанную плоскость станины или картера и закрепляют шпильками или анкерными связями.

Крышка рабочего цилиндра закрывает и уплотняет рабочий цилиндр и образует вместе с поршнем и втулкой камеру сгорания; на крышку действуют усилия от затяжки крышечных шпилек и переменного давления газов, а также высокая тепловая нагрузка; крышки двухтактных дизелей имеют более простую конструкцию из-за отсутствия клапанов;

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает усилие от давления газов и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными деталями КШМ в крейцкопфных двигателях являются поршень, шток поршня, крейцкопф, шатун, коленчатый вал; в тронковых двигателях – поршень, поршневой палец, шатун, коленчатый вал.

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через шатун на коленчатый вал. В тронковых двигателях он выполняет роль ползуна, управляет газообменом в двухтактных дизелях; днище поршня воспринимает давление и теплоту горячих газов, ограничивает и формирует камеру сгорания. Форма днища поршня зависит от примененного способа смесеобразования, расположения камеры сгорания и типа продувки. Поршень уплотняется в цилиндре поршневыми кольцами – компрессионными и маслосъемными. Компрессионные кольца уплотняют рабочий зазор, отводят теплоту от поршня к стенкам цилиндра, маслосъемные кольца регулируют количество масла, удаляя его излишки с зеркала цилиндра;

Шатун соединяет поршень или поперечину крейцкопфа с коленчатым валом, обеспечивает перемещение поршня при совершении вспомогательных ходов; шатун подвергается действию силы от давления газов, сил инерции поступательно движущихся масс и сил инерции, возникающих при качании шатуна;

Группа коленчатого вала – сюда входят следующие узлы двигателя: коленчатый вал, противовесы, распределительная шестерня или звездочка, шестерни привода навешенных вспомогательных механизмов, узел осевой фиксации, демпфер, маховик. Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей. Для уравновешивания центробежных сил коленчатые валы снабжаются противовесами. Если вспомогательные механизмы, обеспечивающие работу дизеля, приводятся во вращение от коленчатого вала самого двигателя, то раздача мощности на механизмы производится от коробки приводов. Отбор мощности производится на механизмы газораспределения, топливные, масляные насосы и насосы системы охлаждения. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала двигателя применяются маховики.

Механизм газораспределения открывает и закрывает впускные и выпускные органы в соответствии с принятыми фазами газообмена. Механизм газораспределения состоит из рабочих клапанов и деталей, передающих им движение от коленчатого вала двигателя – шестерен, распределительных валов, толкателей, штанг, рычагов. Конструкция механизма газораспределения зависит от конструкции самого дизельного двигателя. Как правило, применяются следующие типы газораспределения: клапанное, золотниковое и комбинированное.

Клапанное газораспределение применяется в четырехтактных дизелях всех типов и в качестве привода выпускных клапанов в двухтактных дизелях при клапанно-щелевой схеме газообмена (рис. 24).

Привод верхних клапанов может осуществляться непосредственно от распределительного вала или через промежуточные детали в виде толкателей, штанг, коромысел, рычагов, траверс. Расположение распределительного вала при этом может быть как верхним над крышкой блока цилиндров (рис. 24.а – г), так и нижним – вдоль блока цилиндров (рис. 24.д). Верхние клапаны дают возможность получить компактную камеру сгорания цилиндрической, конической или сферической формы, благоприятной для смесеобразования и сгорания топлива. Верхнее расположение клапанов типично для различного рода дизельных двигателей.

При нижнем расположении клапанов (рис. 24.е) упрощается устройство головки цилиндров и механизма привода клапанов, уменьшается число деталей механизма газораспределения и высота самого двигателя. При этом клапаны могут располагаться как с одной, так и с обеих сторон блока цилиндров.

Золотниковое (бесклапанное) газораспределение осуществляется поступательно движущимися или вращающимися золотниками, а также золотниками, совершающими одновременно поступательное и угловое перемещения. При золотниковом газораспределении можно обеспечить большие проходные сечения для газов и бесшумную работу двигателя. В двухтактных дизелях в роли золотниковой пары выступает сам поршень и окна во втулках цилиндра.

К продувочным и наддувочным устройствам для зарядки цилиндров двигателя относятся: продувочные насосы (в двухтактных дизелях), наддувочные агрегаты, детали приводов, ресиверы продувочного и наддувочного воздуха, охладители воздуха, воздушные фильтры.

Литература

Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]

Принцип дизельного двигателя » Привет Студент!

В качестве машин, преобразующих тепловую энергию в механическую, используют преимущественно поршневые двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением топлива в среде сжатого в цилиндре воздуха. Такие двигатели получили наименование дизелей по фамилии их изобретателя — немецкого инженера Р. Дизеля.

 

 

 

 

Рис. 1.Дизельный двигатель

 

 

Дизели состоят из большого количества различных устройств, выполняющих в процессе их эксплуатации определенные функции. Остов дизеля образуют фундаментная рама 6 (рис. 1), станина и цилиндры 3, закрытые сверху крышками 5. У судовых дизелей станина и цилиндры чаще всего выполнены в виде общей отливки, называемой блок-картером.

Внутри цилиндра передвигается поршень 4, шарнирно связанный с шатуном 2, нижняя часть которого шарнирно соединена с коленчатым валом 1. Поршень, шатун и коленчатый вал образуют кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками, а расстояние, проходимое поршнем при его движении от одной мертвой точки до другой,— ходом поршня. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180°.

Кроме перечисленных основных деталей остова, поршней, шатунов и коленчатого вала, дизель имеет еще целый комплекс механизмов, узлов, аппаратов и приборов, обеспечивающих его работу, называемых системами. Заполнение цилиндров воздухом (свежим зарядом) и очистку их в нужный момент от продуктов сгорания топлива осуществляет, например, система газораспределения. Очистку, хранение и подачу топлива в цилиндры выполняют устройства топливной системы. Непрерывное смазывание трущихся деталей дизеля обеспечивает смазочная система. При работе дизеля цилиндры и их крышки, поршни, выпускной коллектор и другие детали интенсивно нагреваются. Для отвода теплоты от этих деталей дизеля используется система охлаждения. С помощью системы регулирования автоматически поддерживается с определенной точностью заданная частота вращения коленчатого вала. В процессе эксплуатации судна возникает необходимость в изменении частоты вращения коленчатого вала, а также в пуске, реверсировании (обеспечении хода судна вперед или назад) и остановке дизеля. Эти операции выполняет система управления. Нормальная и безаварийная работа дизеля контролируется с помощью системы предупредительноаварийной сигнализации и защиты.

Кроме перечисленных групп деталей, механизмов и систем, в конструкции дизелей могут быть и другие устройства, например средства приготовления и хранения сжатого воздуха, утилизации (использования теплоты выпускных газов), нейтрализации (обезвреживания) выпускных газов и т. п.

Четырехтактные дизели. При работе двигателя в его цилиндрах происходят термодинамические процессы впуска (наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха), сжатия заряда, воспламенения и сгорания топлива, расширения газообразных продуктов сгорания топлива и выпуска их из цилиндров. Названные процессы в определенной последовательности периодически повторяются в каждом цилиндре двигателя. В комплексе все эти процессы, обеспечивающие преобразование химической энергии топлива в тепловую и механическую, называют циклом, а часть цикла, осуществляемую в цилиндре за один ход поршня,— тактом. Цикл у поршневых двигателей внутреннего сгорания может совершаться за четыре или два хода поршня (два или один оборот кривошипа). Поэтому двигатели называют соответственно четырех- или двухтактными.

Рассмотрим принцип действия четырехтактного дизеля. Предположим, что поршень 6 (рис. 2, а) при вращении коленчатого вала 8 через шатун 7 перемещается от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Впускной клапан 2 системой газораспределения открыт, а выпускной клапан 4 закрыт. По мере движения поршня вниз объем над ним увеличивается, а давление падает. И когда оно становится ниже атмосферного (менее 0,1 МПа), в пространство между крышкой 1, стенками цилиндра 5 и поршнем 6 поступает воздух. Осуществляется такт впуска (наполнения) цилиндра. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при его движении от ВМТ к НМТ, называется рабочим V_s, а объем над поршнем, когда последний находится в НМТ,— полным объемом цилиндра V_a

Чем больше воздуха будет в цилиндрах дизеля, тем больше можно сжечь в них топлива и, следовательно, получить большую мощность. Всасывание воздуха из атмосферы не может начаться сразу же с началом движения поршня от ВМТ, так как давление остаточных газов в цилиндре в первый момент выше атмосферного. Поэтому для увеличения массы воздуха в цилиндре дизеля впускные клапаны открываются несколько раньше (до прихода поршня в ВМТ), когда кривошип (колено) вала 8 не доходит до ВМТ на угол F₁ О том, как протекает рабочий цикл в цилиндрах дизеля, можно судить по индикаторной диаграмме (замкнутой кривой), которую получают во время работы дизеля с помощью специального прибора (индикатора).

 

 

 

Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля

 

 

 По вертикальной оси диаграммы можно определить давление газов р в зависимости от их объема V, т. е. положения поршня в цилиндре. Изменение давления в период впуска воздуха на индикаторной диаграмме изображено линией ram. Давление при впуске воздуха в цилиндры остается практически постоянным. Когда поршень придет в НМТ, всасывание воздуха не прекратится и даже продолжается при движении поршня вверх, пока давление в цилиндре не станет выше атмосферного. Процесс впуска завершается по диаграмме в точке m, когда поршень перейдет НМТ и начнет двигаться вверх, а кривошип коленчатого вала повернется от НМТ на угол <F₂. Последовательность открытия и закрытия клапанов показана на круговой диаграмме распределения. Моменты открытия и закрытия их называют фазами газораспределения. Значения углов опережения открытия клапанов и запаздывания их закрытия устанавливают в каждом конкретном случае при заводских испытаниях дизелей.

В момент закрытия впускного клапана поршень, двигаясь к ВМТ (рис. 2, б), будет сжимать поступивший в цилиндр воздух. Процесс сжатия, сопровождаемый повышением давления и температуры воздуха, показан на индикаторной диаграмме линией mс. Температура воздуха в конце сжатия должна находиться в пределах, достаточных для самовоспламенения топлива. Обычно избыточное давление воздуха в конце сжатия достигает 3—10 МПа, а температура 580—800 °С. С приходом поршня в ВМТ объем над ним уменьшается до V_с — объема камеры сжатия. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия V_a/V_c называют степенью сжатия г. Оно показывает, во сколько раз уменьшается объем газов в цилиндре за ход сжатия. У дизелей е колеблется от 12 до 18.

Так как топливо самовоспламеняется не сразу в момент впрыскивания, оно подается в цилиндр через форсунку 3 (рис. 2, в) в конце такта сжатия (до прихода поршня в ВМТ). На индикаторной диаграмме момент подачи топлива соответствует точке c1. Кривошип коленчатого вала в этом случае не доходит до ВМТ на угол фз, называемый углом опережения подачи топлива. При сгорании топлива избыточное давление и температура газов в цилиндрах дизеля (в точке z по диаграмме) возрастают соответственно до 6—15 МПа и 1400—1900 °С. Поршень под давлением газов смещается вниз к НМТ, поворачивая через шатун коленчатый вал.

Объем рабочего газа увеличивается, а давление его понижается. Происходит процесс расширения продуктов сгорания топлива. По индикаторной диаграмме он заканчивается в точке Ь до прихода поршня в НМТ. Так как газ при расширении совершает полезную работу, этот ход поршня называют рабочим.

До прихода поршня в НМТ (в конце рабочего хода) открывается выпускной клапан 4 (рис. 2, г), и продукты сгорания топлива вытесняются из цилиндра в выпускной коллектор. Чем большая масса газов будет удалена из цилиндра, тем, следовательно, при последующем такте впуска в него больше поступит воздуха. Поэтому процесс выпуска (линия bn) начинается с опережением на угол ф4 и заканчивается с опозданием на угол ф₅. С запаздыванием закрытия выпускного клапана продукты сгорания топлива даже при движении поршня вниз еще некоторое время, вследствие большой скорости истечения, вытесняются в выпускной коллектор по инер

ции. Избыточное давление газов в начале выпуска (в точке b по индикаторной диаграмме) составляет 0,3—1,0 МПа, а температура 800—1050 °С. В период выпуска давление и температура газов понижаются соответственно до 0,11—0,25 МПа и 450—650 °С. Затем цикл повторяется. Как видно из рассмотренной схемы работы, в конце такта выпуска и начале такта впуска цилиндры четырехтактного дизеля при открытых впускных и выпускных клапанах некоторое время сообщаются как с впускным, так и выпускным коллектором. За этот период происходит продувка (принудительная вентиляция) камеры сгорания свежим зарядом воздуха. Продолжительность одновременного открытия клапанов должна быть достаточной для завершения очистки цилиндра от продуктов сгорания топлива при условии восстановления потерь свежего заряда воздуха, уходящего с выпускными газами в период вентиляции камеры сгорания.

Двухтактные дизели. У четырехтактных дизелей рабочий цикл осуществляется за четыре такта (два оборота коленчатого вала), причем только один ход поршня является рабочим, а остальные три совершаются в результате работы расширения продуктов сгорания топлива. В двухтактных дизелях рабочий цикл совершается за два такта (один оборот коленчатого вала). Такие дизели в простейшем варианте не имеют впускных и выпускных клапанов в крышках 3 (рис. 3, а). Воздух в цилиндры 2 двухтактных дизелей нагнетает продувочный насос. Окна 6 поэтому называют продувочными. Газы выпускаются из цилиндров через окна а.

Процессы сжатия, сгорания и расширения в двухтактных дизелях осуществляются так же, как и в четырехтактных. Предположим, что поршень 5 движется вверх, как показано на рис. 3, а. В конце хода поршня через форсунку 4 в цилиндр 2 дизеля впрыскивается топливо. Смесь топлива с воздухом самовоспламеняется, и образовавшиеся при его сгорании газы, расширяясь, перемещают поршень 5 вниз. В момент открытия поршнем выпускных окон а газы выходят в выпускной коллектор 1 и давление в цилиндре 2 падает. Процесс выпуска газов продолжается до тех пор, пока поршень 5 при движении к НМТ не откроет продувочные окна б (рис. 3, б). С этого момента в цилиндре будут происходить одновременно два процесса: выпуск продуктов сгорания топлива и впуск воздуха (продувка цилиндров). Так как расширение газов является в данном такте основным процессом при движении поршня от ВМТ к НМТ, его называют рабочим ходом. Работа расширения газов при помощи шатуна 6 передается кривошипу 7.

При движении поршня вверх от НМТ к ВМТ процесс продувки цилиндра осуществляется до тех пор, пока поршень верхней кромкой не закроет продувочные окна. После продувочных перекрываются выпускные окна и происходит сжатие заряда, т. е. свежего воздуха и оставшихся в цилиндре продуктов сгорания топлива. Процесс сжатия является основным при движении поршня от НМТ к ВМТ, поэтому и такт называют тактом сжатия. С приближением поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку 4 впрыскивается топливо и цикл повторяется.

Сравнительная характеристика четырех- и двухтактных дизелей. Сравнение рабочих циклов дизелей показывает, что при одних и тех же размерах (диаметре цилиндра, ходе поршня) и при равной частоте вращения коленчатых валов двухтактные дизели должны развивать вдвое большую мощность, чем четырехтактные.

 

 

 

Рис. 3. Схема двухтактного дизеля

 

 

 С точки зрения работы газа часть хода поршня двухтактного дизеля, используемая на продувку цилиндров, считается потерянной, поэтому практически двухтактный дизель при указанных выше одинаковых условиях развивает мощность не вдвое, а только в 1,7—1,8 раза больше четырехтактного. Устройство двухтактных дизелей с продувкой через окна в цилиндре проще четырехтактных, поэтому их легче обслуживать. Так как рабочий цикл в двухтактных дизелях совершается за один оборот коленчатого вала, последний вращается равномернее, чем у четырехтактных дизелей.

Однако в связи с более частым повторением процесса сгорания детали двухтактных дизелей испытывают большие температурные напряжения.

 

 

 

Рис. 4. Схема сил, действующих на основные детали дизеля

 

 

Несмотря на простоту устройства и обслуживания двухтактные дизели вследствие худшей очистки цилиндров, дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса и более высокий расход топлива менее экономичны, чем четырехтактные. Поэтому на речном транспорте получили наибольшее распространение четырехтактные дизели.

Следует отметить, что с увеличением мощности и уменьшением частоты вращения коленчатых валов двухтактных дизелей их экономичность резко возрастает и приближается к экономичности четырехтактных, поэтому дизели с рабочим объемом цилиндра более 215 дм³ делают, как правило, двухтактными.

 

Используемая литература: «Судовые энергетические установки» В.А. Сизых

 

 

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent. com

История дизельного двигателя

Дизельный двигатель имеет богатую и легендарную историю. Хотя вы можете знать или не знать имя Рудольфа Дизеля, вы, вероятно, знакомы с его одноименным изобретением. С 1900-х годов и по сегодняшний день дизельные двигатели были необходимы во многих отраслях промышленности и обеспечивали повышенную топливную экономичность в различных областях применения. То, что началось как увлечение, превратилось в одно из самых важных инженерных достижений промышленной революции.

 

Рудольф Дизель и изобретение дизельного двигателя

Рудольф Дизель — немецкий инженер, наиболее известный как изобретатель дизельного двигателя.Он родился в Париже, Франция, в 1858 году, переехал в Лондон, Англия, в 1870 году, а затем перебрался в Германию для получения образования и дальнейшей работы. Дизель учился в Мюнхенском политехническом институте и после его окончания начал свою карьеру инженером-теплотехником.

До того, как Рудольф Дизель стал отцом дизельного двигателя, он работал в компании Linde Ice Machine Company инженером-холодильником. Его впечатляющий послужной список в студенческие годы выделял его среди Карла фон Линде, который в 1880 году нанял дизельное топливо в своем парижском офисе.Имея стабильную работу и страсть к изобретениям, Дизель тратил свое свободное время на разработку двигателя, который был бы более эффективным, чем паровые модели, самые популярные промышленные источники энергии в то время.

В 1892 году, теперь работая в фирме Линде в Берлине, Дизель закончил свой проект и получил немецкий патент на разработку, который он получил год спустя. После того, как патент был одобрен, он опубликовал свою письменную работу под названием «Теория и конструкция рационального теплового двигателя» — эссе, в котором описывается его двигатель.В течение следующих нескольких лет с помощью крупных немецких производителей он создал серию моделей двигателей. В 1897 году Дизель провел свои первые успешные испытания, которые положили начало его славе в двигателестроении.

 

Бурный путь дизельного двигателя к успеху

Несмотря на то, что дизельный двигатель был невероятным изобретением, в его истории было много беспорядков, в основном вокруг самого Дизеля. С момента создания движка и до момента, когда он добился большого успеха, на его создание и развитие повлияло множество событий.

Спустя годы после того, как Дизель получил патент на свое изобретение, он начал строить модели и проводить на них испытания. Как и в большинстве экспериментальных запусков, Дизелю потребовалось несколько тестов, чтобы, наконец, прийти к тому, который стал новым отраслевым стандартом. Ему также пришлось попробовать разные виды топлива.

Когда начались испытания зажигания, Дизель работал на бензине. В какой-то момент он экспериментировал с идеей двигателя внутреннего сгорания, работающего на аммиаке, с использованием паров и пара. При испытании модели аммиака она взорвалась, чуть не убив Дизеля.Ему потребовалось много месяцев, чтобы восстановиться, но он вернулся с той же страстью к поиску рабочей конфигурации. Первый дизельный двигатель работал на арахисовом масле, демонстрируя ценную концепцию биотоплива.

Кроме того, Дизель был не единственным изобретателем, работавшим над усовершенствованием двигателя. До его модели существовала ранняя версия, называемая двигателем с горячей лампой. В 1890 году Герберт Акройд Стюарт и Ричард Хорнсби запатентовали свой двигатель на мазуте, в котором в качестве топлива использовалось парафиновое масло. В то время как испытания двигателя Дизеля были сосредоточены на использовании сжатия в качестве источника воспламенения, Стюарт и Хорнсби уже разработали прототип двигателя с высокой степенью сжатия.Однако версия Дизеля была легко адаптируемой и имела ряд преимуществ, сделавших ее более популярной.

Одним из самых противоречивых событий, связанных с Дизелем, стала его загадочная и безвременная смерть. 29 сентября 1913 года он направлялся в Лондон на борту парохода «Дрезден». В какой-то момент во время путешествия он исчез. Через десять дней его тело нашли плавающим в воде. Некоторые источники утверждают, что это могло быть самоубийство, в то время как другие предполагают, что могло быть несколько отраслей с мотивом покончить с Дизелем.

Во-первых, к 1913 году Дизель был в долгах, но еще не мог извлечь выгоду из своего изобретения. Над Европой нависла война, и по мере ее приближения дизельный двигатель использовался для питания некоторых французских подводных лодок. Считалось, что, нуждаясь в деньгах, Дизель, возможно, собирался продать патенты на двигатели британцам, и что его из-за этого выбросили за борт. Другая теория состоит в том, что за ним охотились компании, занимающиеся сырой нефтью, поскольку он продемонстрировал возможность работы двигателей на арахисовом масле, что серьезно повлияло бы на продажи.

Смерть

Дизеля остается загадкой, и многие считают, что это была нечестная игра. Несмотря на его смерть, двигатель Дизеля продолжал жить и продолжал менять отрасль к тому, что мы знаем сегодня.

 

Как дизельный двигатель изменил мир

Когда Дизель был еще студентом, обществу был нужен компактный и экономичный двигатель. Лошади по-прежнему были основным средством передвижения по улицам, а поезда приводились в движение паровыми двигателями. Люди активно искали способ заменить лошадь, так как она была относительно ненадежной и нечистоплотной. Инженеры разрабатывали автомобили с паровым двигателем и работали над двигателем внутреннего сгорания, но оба они были неэффективными, способными преобразовывать в энергию только около 10 % тепла.

Дизель был заинтригован теорией о том, что двигатели потенциально могут преобразовать от 75% до 100% внутреннего сгорания. Итак, когда он начал создавать дизельный двигатель, он поставил перед собой цель обеспечить гораздо более высокий уровень эффективности. Его первая рабочая модель была эффективна примерно на 25%, что было намного ниже его цели, но более чем в два раза превышало количество альтернатив.Дизельный двигатель был революционным с точки зрения эффективности, хотя ранние модели нуждались в доработке над надежностью.

По мере того, как Дизель продолжал развивать свой двигатель, появилось больше преимуществ. Во-первых, двигатели могли работать на более тяжелом топливе, чем бензин, который дешевле и легче очищается. Взрывы были проблемой с бензином, который выделяет пары, но дизель производит меньше, что снижает вероятность взрыва.

С началом промышленной революции и началом войны в начале 1900-х годов дизельные двигатели стали неотъемлемой частью транспорта.Мало того, что они были гораздо более жизнеспособными вариантами для автомобилей, они также были необходимы для подводной войны. Инженеры начали развивать его идеи, улучшать их и производить для коммерческого использования. После истечения срока действия патента дизельные двигатели стали основной частью многих отраслей промышленности, от поездов и транспорта до морских судов.

 

Дизельный двигатель, каким мы его знаем сегодня

Современные дизельные двигатели усовершенствовали оригинальную конструкцию Рудольфа Дизеля, но по-прежнему основаны на той же концепции.Благодаря достижениям на протяжении многих лет, сегодняшние дизельные двигатели с воспламенением от сжатия необходимы во многих отраслях промышленности, и многие из них имеют коэффициент преобразования от 43% до 44%.

Наряду с более высокими показателями эффективности и увеличением производственных усилий инженеры сосредоточили внимание на выбросах дизельных двигателей. Некоторые из последних разработок направлены на снижение количества парниковых газов, которые они производят. Чистые дизельные двигатели помогают улучшить качество воздуха, снизить выбросы до нуля и даже повысить эффективность.

Несмотря на то, что Рудольф Дизель был немецким изобретателем и начал разработку двигателя в Европе, дизельостроение является огромным источником рабочих мест в Америке. По всему миру расположены известные производители, но в США поддерживается около 1,25 миллиона рабочих мест, связанных с производством, разработкой, обслуживанием и топливом дизельного топлива. Только в 2017 году американские производители выпустили около 900 000 дизельных двигателей различного назначения.

 

Для надежных деталей дизельных двигателей Trust Diesel Pro Power

При надлежащем техническом обслуживании и наличии надежного дилера вы сможете обеспечить бесперебойную работу своих дизельных двигателей на долгие годы.Diesel Pro Power — ваш универсальный магазин высококачественного оборудования по доступным ценам. У вас будет доступ к деталям двигателей Detroit Diesel и Cummins, деталям морских трансмиссий Twin Disc и Allison и многому другому на нашем удобном в использовании сайте. Мы поможем вашим морским судам и промышленному оборудованию работать бесперебойно, эффективно и надежно.

Чтобы узнать больше о наших услугах и продуктах, свяжитесь с нами, просмотрите наши списки деталей для дизельных двигателей или ознакомьтесь с нашими полезными ресурсами.

№1336: Большие дизельные двигатели

Сегодня новое поколение дизельных двигателей борется со старым метафора. Колледж Университета Хьюстона Engineering представляет серию о машинах которые заставляют нашу цивилизацию работать, а людей чья изобретательность создала их.

Термическая эффективность электростанция является мерой, которая достигает прямо в ваш бумажник. Когда горит электростанция, скажем, уголь или нефть, тепловой КПД составляет долю химическая энергия топлива, которое достигает электрический генератор.

Большая угольная паровая электростанция хорошо справляется с достичь сорокапроцентной эффективности. Еще больше капитала расходы купят причудливые комбинированные циклы с КПД достигает пятидесяти процентов.Годами это было так хорошо, как мы получаем, и то только в огромные заводы, производящие сотни мегаватт. Ваш автомобиль может достигать только 20 или 25 процентов эффективности, и то только в оптимальных условиях.

Теперь этот 50-процентный барьер наконец преодолен неожиданным соперником: сегодня огромный 68-мегаваттный Дизельные двигатели достигают КПД более пятидесяти процентов. Вы можете купить один двигатель достаточно большой, чтобы обслуживать 40 000 домохозяйств. И все же появились дизели. будучи ранними вариантами облегченного внутреннего двигатель внутреннего сгорания.

Мы должны были увидеть большие размеры давным-давно. В виде уже через двадцать лет после получения патента Рудольфа Дизеля в 1892 г. Появились дизели мощностью от 3000 до 4000 лошадиных сил. маленькие корабли.Но пар продолжал обеспечивать высокую мощность, необходимая для быстроходных военных кораблей и лайнеров.

Поэтому мы упустили из виду, насколько хорошо подходят дизельные двигатели. заключались в том, чтобы играть большими, медленными, высокоэффективная роль стационарной электростанции. Мы использовали как бензиновые, так и дизельные двигатели для замены транспорт. Дизельные двигатели начинались с вытеснения пара на небольших пароходах.Затем они заменили старые паровозы. Автомобильная промышленность имеет также использовали дизельные двигатели время от времени. Может быть, ты один из немногих, кто водит автомобиль с дизельным двигателем сегодня.

Сам Дизель построил свои первые двигатели на заводе в Германии. Машиненфабрик Аугсбург-Нюрнберг (или ЧЕЛОВЕК). Сегодня та же компания (сейчас MAN B&W) делает самый большой из этих новых двигателей.Один из их двенадцатицилиндровые установки имеют длину 80 футов, а его высота составляет 46 футов. Он весит более двух тысяч тонн, а его большой коленчатый вал вращается со скоростью 100 об/мин. Двигатель вашего автомобиля, вращающийся со скоростью 3000 об/мин, подобен оса рядом с этим слоном.

Когда внутреннее сгорание появилось более века назад это сформировало новую метафору легкости и скорость.Это произвело революцию в транспорте. Это сделало Полет с двигателем возможен и породил автомобилей и мотоциклов. Я когда-то построил модель самолеты с бензиновыми и дизельными двигателями который весил скудные унции.

Внутреннее сгорание рассталось с большим паром электростанции, которые начали электрифицировать города в 1880-е годы.Вот почему эти огромные новые дизельные двигатели растения — сюрприз. Они не радикальные, но они нарушают метафору легкости, которая внутреннего сгорания заявлено в самом начале. Как только любой метафора укореняется, почти невозможно побег. Но эти новые монстры убегают от него. Они на цыпочках возвращаются через метафорическую линию это отделило их от основного производства электроэнергии на век.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета. где нас интересует, как изобретательные умы Работа.

(Музыкальная тема)

---

Благодарю коллег UH Mechanical Инженерный отдел за их советы, в конкретно Н.Шамсундар, предложивший тему. Я также должен выразить особую благодарность отставному инженеру Эдварду. С. С. Моррисону за исправление черновика эпизода.

Goldingham, AH, Дизельные двигатели , Лондон: Спон и Чемберлин, 1927 г.

   Для полноразмерного изображения нажмите миниатюра
От Дизельные двигатели , 1927

A MAN 4400 л. с., двухтактный дизельный двигатель, вид со стороны выше.Этот огромный двигатель доставил только одну пятнадцатую мощность сегодняшних действительно больших Дизелей

От Дизелей , 1927

Двигатели нашей изобретательности Copyright © 1988-1998 Джон Х. Линхард.

---

Предыдущий Эпизод | Поиск эпизодов | Индекс | Главная | Далее Эпизод

ВЕБ-САЙТ TOYOTA MOTOR CORPORATION | 75 лет ТОЙОТА | Часть 1 Глава 2 Раздел 8

Производительность дизельного двигателя во многом зависит от производительности его топливного насоса высокого давления, который можно сравнить с «сердцем» двигателя.В дизельном двигателе D использовался топливный насос высокого давления, изготовленный Nippondenso с использованием технологии, представленной Robert Bosch GmbH из Западной Германии.

Идея внедрения технологии от Роберта Боша была передана Киичиро Тойоде, ставшему консультантом осенью 1951 года, доктором Токусичи Мисима. Доктор Мисима был однокурсником Киичиро по инженерному факультету Токийского императорского университета и был металлургом, известным во всем мире своим изобретением магнитной стали MK.Когда Роберт Бош получил лицензию на патент на магнитную сталь MK, компания спросила доктора Мисиму, заинтересованы ли какие-либо японские корпорации в создании технического партнерства. Поскольку д-р Мисима работал консультантом по исследованиям в Toyota Motor Co., Ltd. в период ее основания, он поднял вопрос о техническом партнерстве с Nippondenso через Киичиро.

Nippondenso и Robert Bosch заключили соглашение о технической помощи, касающееся электрических деталей, в ноябре 1953 года, а позже, в феврале 1955 года, добавили пункты, касающиеся топливных насосов высокого давления и свечей зажигания.На основании этого соглашения в марте 1956 года Nippondenso завершила первый прототип инжекторного насоса под руководством Роберта Боша по проектированию и производству.

Когда впервые разрабатывался дизельный двигатель D, испытания проводились с использованием ТНВД и форсунок производства Robert Bosch. Однако эти компоненты один за другим заменялись компонентами производства Nippondenso по мере развития производственных технологий. Впоследствии, к тому времени, когда 14 марта 1957 года был выпущен 5-тонный грузовик модели DA60, оснащенный дизельным двигателем D, уровень производительности ТНВД производства Nippondenso сравнялся с уровнем производительности Robert Bosch.

10 лучших дизельных двигателей всех времен

Это было непросто! У нас было несколько жарких споров о том, какие двигатели должны попасть в этот список, и мы уверены, что у вас они тоже будут с друзьями. Пытаться собрать что-то подобное — все равно, что спрашивать мать, кого из ее детей она любит больше всего. Но, мы все равно это сделали. Кто-то из вас подумает, что мы правы в деньгах. Кто-то из вас подумает, что нас следует уволить. Все, что мы можем сказать, это то, что обе группы, вероятно, правы. Чтобы рассеять все жаркие споры, нам нужны ваши списки. Отправьте нам электронное сообщение о 10 лучших дизельных двигателях по адресу [email protected] . Или отправьте их по адресу Diesel Power, Top 10 Diesel Engines, 6420 Wilshire Blvd., 11th Floor, Los Angeles, CA

.

Как мы все знаем, многие силовые установки зависят от конкретного применения. Мы могли бы сделать 10 лучших двигателей для буксиров, 10 лучших стационарных генераторов, 10 лучших автомобильных двигателей и так далее. Вы получаете картину. Итак, расслабьтесь, расслабьтесь и погрузитесь в 10 самых крутых дизелей на планете Земля, в произвольном порядке.

Просмотреть все 10 фото

10. Cummins серии B

Тот, кто проложил путь

* Тип и описание: Четырехтактный, шестицилиндровый, рядный
* Рабочий объем: 359 куб.см (5,9 л) )
* Диаметр цилиндра x ход поршня: 4,02×4,72 дюйма
* Впрыск топлива: Электронная система Common Rail высокого давления (текущий продукт)* Конструкция: Чугунный блок и головка
* Степень сжатия: 17,2:1
* Максимальная мощность: 325
л. с. * Максимальный крутящий момент: 610 фунт-фут

* Почему мы копаем это: Это был не первый, но Cummins серии B был первым, кто привнес некоторую респектабельность в идею дизельного пикапа.Тогда это было хорошо, а сейчас просто фантастика, с достаточным крутящим моментом, чтобы сдвинуть с места небоскребы.

Просмотреть все 10 фотографий

9. International DT466

Все, что у вас есть, вероятно, было перемещено одним человеком

* Тип и описание: Четырехтактный, шестицилиндровый, рядный
* Рабочий объем: 466 куб.см (7,6 л) )
* Диаметр цилиндра и ход поршня: 4,59×4,68 дюйма
* Степень сжатия: 16,4:1
* Регулируемая скорость: 2600 об/мин
* Общий вес двигателя (сухой): 1425 фунтов (647 кг)

* Почему мы копаем это: Если вы проводите в дороге более 15 минут в любой день, вы увидите десятки грузовиков International средней грузоподъемности с двигателем DT466.Проще говоря, это любимые двигатели менеджеров автопарков по всей Америке, потому что они работают вечно, эффективны, обеспечивают достаточную мощность для перевозки грузов и могут быть перестроены прямо в шасси грузовика. «Плаггеры» промышленного мира, DT466 заслужили уважение водителей и операторов во всем мире.

Просмотреть все 10 фотографий

8. Wartsila-Sulzer RTA96-C

* Тип двигателя: Двухтактный, 14-цилиндровый, рядный
* Рабочий объем: 1 556 002 куб. см (25 480 л) Ура!
* Диаметр цилиндра и ход поршня: 38×98 дюймов (приблизительно диаметр цилиндра 3 фута и ход поршня 8 футов!)
* Всасывание: с турбонаддувом
* Регулируемая скорость: 102 об/мин
* Вес двигателя: 2300 тонн (кривошип размером с городской квартал весит 300 тонн)
* Размеры: 89 футов в длину и 44 фута в высоту
* Максимальная мощность: 108 920 л.с. при 102 об/мин
* Максимальный крутящий момент: 5 608 312 фунт-фут при 102 об/мин
* Эффективность: 1660 галлонов мазута в час

* Почему мы Dig It: Эм, тебе действительно нужно спрашивать? Если это не повернет вашу рукоятку, вы действительно не понимаете.Этот двигатель используется для мотивации контейнеровозов, круизных лайнеров и вырабатывает больше энергии, чем некоторые страны третьего мира.

Посмотреть все 10 фотографий

7. Двигатель Caterpillar C12 Super Truck Racing

A True Factory Hot Rod

* Тип двигателя: четырехтактный, шестицилиндровый, рядный
* Рабочий объем: 732 куб.см (12,0 л)
* Диаметр цилиндра и ход поршня: 5,12×6,18 дюйма
* Наддув: двойной турбонаддув
* Регулируемая скорость: 2500 об/мин
* Вес двигателя: 2270 фунтов
* Максимальная мощность: 1400 л.с.
* Максимальный крутящий момент: 3400 фунт-фут

* Почему мы это ценим: все, что может разогнать огромную гоночную машину до 100 миль в час за 7.9 секунд довольно круто в нашей книге. Команда Caterpillar выиграла несколько чемпионатов на этом огнедышащем монстре благодаря его мощи и несокрушимости.

Посмотреть все 10 фотографий

6. GM 6.6L Duramax

The General Fires a Salvo

* Тип двигателя: Четырехтактный, V-8
* Рабочий объем: 403 куб.см (6,6 л)
* Ход: 4,06×3,9 дюйма
* Наддув: с турбонаддувом
* Подача топлива: система впрыска Common Rail
* Регулируемая скорость: 3250 об/мин
* Максимальная мощность: 360 л. с.
* Максимальный крутящий момент: 650 фунт-фут

* Почему мы копаем это : После того, как General Motors сыграла второстепенную роль на рынке дизельных двигателей, General Motors, наконец, достаточно разозлилась, чтобы что-то с этим сделать.С появлением в 2001 году Duramax, построенного Isuzu, компания встала на правильный путь. Новейшее предложение (LBZ) — это усовершенствованный зверь, способный обогнать двух других игроков в дизельной войне «Большой тройки».

Просмотреть все 10 фото

5. International 7.3L Power Stroke

2 миллиона владельцев не могут ошибаться

* Тип двигателя: четырехтактный, V-8
* Рабочий объем: 444 куб.см (7,3 л)
* Диаметр цилиндра и ход поршня: 4,11×4,18 дюйма
* Подача топлива: с гидравлическим приводом
Насосный впрыск с электронным управлением* Наддув: с турбонаддувом
* Регулируемая скорость: 2600 об/мин
* Максимальная мощность: 250 л.с.
* Максимальный крутящий момент: 525 фунт-фут

* Почему мы копаем: Power Stroke представил больше владельцев грузовиков в США. С.рынок на дизеля хрюкает на чудеса больше, чем любой двигатель до или после. Надежные и легкодоступные, эти двигатели помогли начать гонку мощности и крутящего момента ядерных масштабов среди «Большой тройки» и сделать владение дизельными двигателями массовым явлением.

Просмотреть все 10 фотографий

4. MTU 16V-4000

Новый смысл слов «Pleasure Craft»

* Тип двигателя: Четырехтактный, V-16
* Рабочий объем: 3,967 куб. )
* Диаметр цилиндра и ход поршня: 6.5×7,5 дюйма
* Подача топлива: прямой впрыск
* Наддув: турбонаддув
* Регулируемая скорость: 2100 об/мин
* Максимальная мощность: 3650 л.с. : MTU раньше был дизельным крылом Mercedes-Benz, и его мастерство в предмете очевидно с этим двигателем. Хотя это размер небольшого (или большого!) автомобиля, эти силовые установки собраны с точностью швейцарских часов. Вам нужно 3600 л.с. на лодке? Нет.Вы хотите 3600 лошадиных сил в своей лодке? Вы держите пари!

Посмотреть все 10 фото

3.

VW 5.0L V-10

Бархатная перчатка, наполненная кулаком Майка Тайсона

* Тип двигателя: четырехтактный, V-10
* Рабочий объем: 300 л. )
* Диаметр цилиндра и ход поршня: 3,188×3,759 дюйма
* Подача топлива: прямой впрыск
* Всасывание: двойной турбонаддув
* Регулируемая скорость: 4000 об/мин
* Максимальная мощность: 310 л.с.
* Максимальный крутящий момент: 550 фунт-фут

* Почему мы копаем это: Европейцы десятилетиями осваивали искусство турбодизелей малого объема.Эта работа прекрасно воплощена в этом шедевре инженерной мысли. Хотя 300 кубов не могут считаться крошечными, управление 550 фунт-футами из этого рабочего объема в алюминиевом блоке и сохранение его в живых — это довольно круто. Разогнать 5000-килограммовый внедорожник до 60 миль в час менее чем за 8 секунд тоже не так уж и плохо.

Посмотреть все 10 фото

2. Detroit Diesel Series 60

* Тип двигателя: четырехтактный, шестицилиндровый, рядный
* Рабочий объем: 778-855 куб. Ход: 5.24×6,61 дюйма
* Подача топлива: Единичный впрыск топлива
* Наддув: с турбонаддувом
* Регулируемая скорость: 2100 об/мин
* Максимальная мощность: до 515 л.с.
* Максимальный крутящий момент: до 1650 фунт-фут

* Почему мы копаем Это: Серия 60 была первым полностью интегрированным дизельным двигателем для тяжелых условий эксплуатации с электронным управлением — в некотором смысле, установив стандарт в 1987 году для нашего нынешнего бума в модернизации дизельных двигателей с электронным управлением. Его единственный недостаток в том, что у него нет потрясающего звука старых двухтактных дизелей Series 53, 71 и 92.

1. Первый рабочий двигатель Рудольфа Дизеля

Тот, с которого все началось

* Тип двигателя: двухтактный, одноцилиндровый
* Рабочий объем: 1200 куб. x огромный
* Подача топлива: впрыск арахисового масла со сжатым воздухом
* Наддув: без наддува
* Регулируемая скорость: Низкая, как смерть
* Максимальная мощность: 20 л. с. Dig It: Без этого кусочка истории нам не о чем было бы писать.Дизель намного опередил свое время и вынес много жары за свои теории и идеи. Он умер, не успев увидеть, как его дизайн стал популярным. Дизель Старого Рудольфа был даже первым дизелем, работавшим на биодизеле. К тому же его жена была американкой. Так что мы практически могли быть родственниками.

Разум за двигателем

Рудольф Дизель: Разум за двигателем

Серена Харбер

11 декабря 2018 г.

Представлено в качестве курсовой работы для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2018 г.

Введение

Дизель, термин, обычно ассоциируемый в наши дни. общество с типом двигателя, который питает множество машин, также является фамилия известного ученого и изобретателя Рудольфа Дизеля (см.1). Рудольф Дизель, французско-немецкий инженер и изобретатель, отвечает за для создания дизельного двигателя, где это изобретение рисует свое имя. Рудольф Дизель — интересный пример блестящего ученый, который никогда не был полностью оценен за его работу в его продолжительность жизни. Хотя Дизель получил признание, внимание и финансирование от научного сообщества и небольшого количества последователей в целом публике за его ранние версии дизельного двигателя, которые мы знаем и использовать сегодня, широкое влияние его технологии не полностью стали реализованы спустя годы после его смерти в 1913 году.

Исследования

Рудольф Дизель начал свои исследования в области горения и двигатели после окончания в 1880 году Высшей технической школы (Техническая школа) в Мюнхене. [1] В этой школе Дизель достиг впечатляющие оценки и по окончании учебы начал работать на одного из своих бывшие профессора Карл фон Линде о разработке машины, предназначенной для сжижать воздух. [1] За это время и на протяжении всего обучения лет Дизель увлекся паровым циклом Карно. двигатель.Цикл Карно является движущей силой пара. двигатель, который состоит из четырех различных процессов расширения газа и сжатие. [2] В этот период паровая машина была известное изобретение того времени, однако Дизель верил в создание альтернатива паровому двигателю, которая обратилась к наиболее очевидным Минусы паровой машины. [1] Прежде всего, из-за представлений о эффективности, а также теории улучшения социальных проблем, таких как бедности с промышленной децентрализацией, Дизель стремился решить вопрос о паровой машине, поскольку она была прежде всего лишь экономически применимы в крупногабаритных двигателях.[3]

Так, в 1893 г. Дизель сконструировал свой первый дизельный двигатель, использующий тот же четырехтактный цикл Карно, разработанный после паровой двигатель. Новый дизельный двигатель представлял собой одноцилиндровую машину с внешний траверс. [2] Хотя двигатель сгорел, он взорвался и в конечном итоге был отказом работающего двигателя. Тем не менее, первый версия двигателя Дизеля оказалась многообещающей. Дизель продолжал повторять и создавать новые версии своего двигателя до 1898 года, когда его четвертой версии удалось поддерживать достаточную реакцию горения для питания машины.[1] Этот двигатель упоминается как развивающий 20-25 л.с., солидное достижение, учитывая, что это была одноцилиндровая машина. [1] Отсюда дизельные двигатели получили широкое распространение по всему миру, будучи построен по патентам Рудольфа Дизеля. Дизель стал богатым человеком и его двигатель был реализован во многих типах машин, включая подводные лодки, автомобили, электростанции и многое другое. К сожалению, несколько неудач с дизельными машинами на рубеже XX века породил сомнения в возможностях машин, а также создавая финансовые проблемы и затруднения для Рудольфа Дизеля.[1] Дизель продолжал экспериментировать с новыми версиями двигателя, которые в конечном итоге привело к изобретению нового улучшенного дизельного двигателя: который включал как безвоздушный впрыск, так и двухтактный цикл. [1] Это новый и улучшенный двигатель не оказал полного влияния, которое он в конечном счете было бы при жизни Дизеля. Возможно, из-за конкуренции с электродвигатель, двигатель Дизеля не был полностью оценен до лет позже. Дизель умер в 1913 году загадочной смертью на борту корабля.[1]

Удар

В то время как двигатель Рудольфа Дизеля в конечном итоге не испытать славу и успех, которые ни паровая машина, ни электрическая двигатель, достигнутый на протяжении всего двадцатого века, влияние Дизельный двигатель все еще с нами сегодня в современном обществе. Рудольф Дизель двигатель изменил способы, которыми современное общество смогло развиваться и трансформироваться, помогая революционизировать экономику, делая поезд, водный и автомобильный транспорт намного эффективнее.К сожалению, общественное восприятие технического прогресса благодаря дизельному двигатель часто в значительной степени упускается из виду. [3] Способность Рудольфа Дизеля применять теоретические знания о внутреннем сгорании для создания нового двигателя достижение большей эффективности является подвигом науки, который должен запомнили и оценили.

© Серена Харбер. Автор гарантирует, что работа принадлежит автору, и что Стэнфордский университет не предоставил никакой информации. кроме руководств по набору текста и ссылкам.Автор предоставляет разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, со ссылкой на автора, только в некоммерческих целях. Все другие права, включая коммерческие права, сохраняются за автор.

Ссылки

[1] Э. Дж. Холмгрен, «Рудольф Дизель, 1858–1913», Природа 181 , 737 (1958).

[2] К. Шервин и М. Хорсли, Терможидкости (Чепмен и Холл, 1996), с.363.

[3] В. Смил, Перводвигатели глобализации: История и влияние дизельных двигателей и газовых турбин (MIT Press, 2013), гл. 3, 45, 51.

Как это работает: Дизельные двигатели

Навигационные ссылки

1. Как это работает
2. Тематическая статья

От «грязного» к «чистому» и обратно. Дата публикации:

24 мая 2017 г.  •  13 ноября 2020 г.  •  4 минуты чтения  •  Присоединяйтесь к обсуждению

Содержание статьи

Volkswagen попал в заголовки газет, обманывая тесты на выбросы дизельных двигателей, но это уже не первый раз, когда кто-то пытается это сделать.В 1998 году правительство США наложило штраф в размере 1 миллиарда долларов на семь производителей тягачей и прицепов за то же самое. Так что же такого в дизелях, что делает их одновременно желанными и неприятными?

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Ответ заключается в том, что они более мощные, а также более экономичные, чем бензиновые двигатели, но они производят большое количество вредных загрязняющих веществ, которые трудно удалить, сохраняя желаемую производительность.

По своей сути дизельные и бензиновые двигатели работают одинаково. Топливо впрыскивается в двигатель и сгорает. Полученная энергия сгорания приводит в движение поршни, которые, в свою очередь, вращают тяжелый центральный коленчатый вал. Это вращательное движение в конечном итоге передается на колеса для движения автомобиля.

Основное различие между ними заключается в топливе и способе его сжигания. Газовые двигатели содержат свечи зажигания, которые воспламеняют смесь бензина и воздуха под давлением, известную как искровое зажигание.Вместо этого в дизельных двигателях используется воспламенение от сжатия. Заряд воздуха сжимается настолько, что сильно нагревается, а при впрыскивании струи дизельного топлива самопроизвольно воспламеняется.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Несмотря на то, что оба вида топлива производятся на нефтяной основе, они различаются по степени очистки. Топливо измеряется его теплотворной способностью, которая представляет собой количество тепла, которое оно выделяет при сгорании.Хотя его теплотворная способность немного ниже, чем у бензина, дизельное топливо более плотное, а литр дизельного топлива содержит больше энергии, чем литр бензина. Дизельный двигатель также более эффективен, поскольку использует больше энергии топлива для работы и меньше теряет ее в виде отработанного тепла, чем бензиновый двигатель.

1. Как это работает: Какой тип бензина подходит для вашего автомобиля?

2. Зеркало заднего вида: долгая скандальная история дизельных двигателей

Бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при более высоких оборотах, когда центральный коленчатый вал вращается быстрее, тогда как дизели развивают максимальный крутящий момент при более низких оборотах.Это делает их идеальными для пикапов и тягачей с прицепами, которым необходимо вырабатывать много мощности на низких оборотах, чтобы перемещать тяжелый груз с места, и обеспечивает сильное внедорожное ускорение автомобилей.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Но главное преимущество дизелей — это экономия топлива. На 2015 год Министерство природных ресурсов Канады оценило стоимость заправки Volkswagen Jetta в бензиновой или дизельной версиях, обе с 2.0-литровый двигатель и шестиступенчатый автомат. Агентство подсчитало, что в течение 20 000 километров при цене бензина в 1,27 доллара и дизельного топлива в 1,26 доллара дизельная Jetta будет стоить на 623 доллара меньше топлива.

Но и дизель извергает какую-то гадость. Одним из загрязнителей является диоксид серы, который становится кислым при растворении в воде и является компонентом кислотных дождей. Правительство Канады снизило допустимое количество серы в дизельном топливе в 2006 году, и теперь станции продают только дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), чтобы помочь сократить выбросы.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Дизельные двигатели также выделяют частицы сажи, называемые твердыми частицами, состоящие в основном из углерода и золы. Если частицы достаточно малы, они могут попасть в легкие или даже в кровоток. В транспортных средствах используются сажевые фильтры для улавливания этих выбросов. Когда фильтр заполняется, автомобиль переходит в режим регенерации, нагреваясь и сжигая сажу.

Загрязняющим веществом, стоящим за скандалом с Volkswagen, были оксиды азота, или NOx. Считающийся парниковым газом, он также способствует кислотным дождям, смогу и приземному озону, а также связан с астмой и другими проблемами со здоровьем, особенно у детей. Бензиновые двигатели производят его, но в дизельных двигателях он выше, потому что они работают при более высоких температурах и давлении.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Количество NOx, выходящего из выхлопной трубы, можно уменьшить за счет снижения температуры сгорания в двигателе, обычно путем направления небольшого количества охлажденных выхлопных газов обратно в двигатель. Это известно как рециркуляция отработавших газов или EGR. Проблема в том, что этот «более чистый» дизельный двигатель теперь будет потреблять меньше энергии и потреблять больше топлива — сложный компромисс, когда мощность и эффективность использования топлива являются основными преимуществами двигателя.

Столкнувшись с этой дилеммой, Volkswagen запрограммировал свое автомобильное программное обеспечение для выхлопной системы таким образом, чтобы выбрасывать NOx во время испытаний на выбросы в соответствии с экологическими нормами, но обходить фильтр очистки выхлопных газов при нормальном использовании, предоставляя клиентам мощность и экономию топлива, которые им нужны. ожидал.

Лучший способ удаления NOx из выбросов двигателя — это система, называемая избирательным каталитическим восстановлением или SCR. При этом используется катализатор и смесь мочевины, называемая жидкостью для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF), которая превращает NOx в безвредный газ азот и воду.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

DEF, который в настоящее время используется практически во всех новых дизельных пикапах и больших внедорожниках, хранится в бортовом баке и обычно добавляется рядом с заливной горловиной.Он идет только к катализатору в выхлопной системе, а не к двигателю. Транспортное средство выдаст множество предупреждений, когда бак требует дозаправки, но если вы проигнорируете это и запустите его на пустом месте, транспортное средство либо будет двигаться с ограниченной скоростью, либо не запустится после того, как вы его выключите.

Основная проблема заключается в том, что ни один двигатель или мотор не совершенен, и независимо от того, работает ли он на бензине или на электричестве, всегда будет компромисс между производительностью, топливной экономичностью и защитой окружающей среды. Дизель очень хорошо справляется с первыми двумя, но определенно нуждается в помощи в третьем.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на получение информационного бюллетеня Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

отказаться от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в нижней части наших электронных писем. Постмедиа Сеть Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже в пути.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск журнала Driving.ca «Мониторинг слепых зон» скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но вежливый форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своими мнениями о наших статьях. Комментарии могут пройти модерацию в течение часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы будете получать электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, появится обновление ветки комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, прокомментирует. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

8 дизельных двигателей Ford, которые сформировали историю Ford

Ford производил множество дизельных двигателей до дизельного двигателя Power Stroke. Фактически, автопроизводитель начал устанавливать масляные горелки в пассажирские грузовики еще в 1982 году — в том же году, когда Майкл Джексон выпустил свой альбом Thriller.Это было несколько десятилетий назад, и с тех пор существует длинная линейка дизельных двигателей Ford .

История дизельных двигателей Ford

Ниже мы описали восемь двигателей, которые занимают видное место в инновациях Ford в области дизельных двигателей. От самых первых до самых последних, эти дизельные двигатели Ford являются основой некоторых из самых запоминающихся дизельных грузовиков Ford.

Двигатель IDI 6,9 л: 1982-1987

Все началось в 1982 году, когда Ford выпустил свои первые дизельные двигатели, предназначенные для широкой публики.При рабочем объеме 6,9 л безнаддувная силовая установка производила 170 л.с. и 315 фунт-футов. крутящего момента. И хотя по сегодняшним меркам это не так уж и много, для 1980-х годов это были впечатляющие цифры.

Двигатель был совместным предприятием Ford и International (теперь Navistar). Он получал топливо от топливного насоса высокого давления с роторным распределителем Stanadyne DB2 и имел заоблачную степень сжатия 20,7: 1. Топливная система также дала название двигателю — IDI означает непрямой впрыск.

Двигатель IDI 7,3 л: 1987-1993

1987 года положил начало тому, что считается лучшим дизельным двигателем Ford за всю историю — 7,3 л. При создании нового двигателя Ford сохранил тот же ход поршня, что и у 6,9-литрового, но увеличил диаметр цилиндра. Форд также усилил блок цилиндров и полностью переработал головки блока цилиндров. Не хватало только одного — турбокомпрессора. Двигатель выдавал 185 л.с. и 338 фунт-футов. без принудительной индукции.

Двигатель IDIT 7,3 л: 1993-1994

Наконец, в 1993 году 7.3-литровый двигатель получил долгожданный турбокомпрессор. Внутренности двигателя были модернизированы, чтобы выдерживать давление наддува, создаваемое турбонаддувом. Однако каким-то образом двигатель не стал намного мощнее своего предшественника. Мощность составляла всего 190 л.с. — всего на 5 л.с. больше, чем у безнаддувного 7,3-литрового двигателя. Крутящий момент вообще не увеличился. Но на самом деле это не имело значения, потому что Форд работал над совершенно новым двигателем, который произвел революцию в отрасли.

7,3 л DIT Power Stroke: 1994,5–1997

Компания Ford представила свой первый двигатель Power Stroke в конце 1994 года, установив эталон для дизельных двигателей малотоннажных грузовиков. Как и прежде, новый двигатель был результатом сотрудничества Ford и Navistar (ранее International). Хотя рабочий объем остался прежним, дизельный двигатель Power Stroke полностью отличался от IDIT.

Он имел систему прямого впрыска топлива с электронным управлением, способную развивать давление до 21 000 фунтов на квадратный дюйм. Мощность двигателя составляла 210 л.с. и 425 фунт-футов. — наконец, достаточно мышц, чтобы выполнить работу.

7,3 л DIT Power Stroke: 1999-2003

В 1999 году Ford модернизировал модель 7.3L Power Stroke, что делает его еще лучше. В обновленном двигателе был добавлен промежуточный охладитель для создания более плотного воздуха с турбонаддувом. Он также получил электронный топливный насос, более высокое давление впрыска и новый турбонаддув с более высоким давлением наддува. Этот двигатель рекламируется многими поклонниками дизельного топлива как лучший из когда-либо существовавших. Он выдавал 235 л.с. и до 525 фунт-футов. крутящего момента, и, как известно, он продержался более четверти миллиона миль.

6,0 л Power Stroke: 2003-2007

Темные времена дизельных двигателей Ford начались в 2003 году.Столкнувшись с более строгими стандартами выбросов, Ford представил свой наименее авторитетный дизельный двигатель на сегодняшний день — 6,0-литровый Power Stroke. Этот двигатель был настолько плохим, что Ford и Navistar в конце концов подали на него в суд.

Он отличался избытком оборудования для выбросов, никогда ранее не использовавшегося, например, клапан рециркуляции отработавших газов (EGR). Также был установлен совершенно новый турбонаддув с изменяемой геометрией, увеличивший мощность до 325 л.с. и 570 фунт-фут крутящего момента. К сожалению, ряд проблем с опустошением кошелька, таких как прогоревшие прокладки головки блока цилиндров и неисправные охладители рециркуляции отработавших газов, продолжают преследовать 6-ку.0л.

6,4 л Power Stroke: 2008-2010

Из-за проблем с надежностью 6,0-литровый двигатель был снят с производства всего через четыре года. Вместо него Ford представил 6,4-литровый двигатель. Этот новый двигатель отличался усиленными внутренними компонентами, а также новой топливной системой.

Предыдущие дизельные двигатели Power Stroke всегда использовали гидравлический электронный насос-впрыск (HEUI). Эта конструкция зависит от давления моторного масла для работы топливной форсунки. Напротив, 6,4-литровый был представлен с системой Common Rail, оснащенной пьезоэлектрическими форсунками.Наддув обеспечивали двойные последовательные турбонагнетатели.

Выходная мощность 6,4-литрового двигателя составляла беспрецедентные 350 л.с. и 650 фунт-футов. крутящего момента Хотя это был шаг вперед по сравнению с дрянным 6.0L, у 6.4L были свои проблемы. Построив подряд два неисправных двигателя, Ford и Navistar решили разойтись. 6,4-литровый двигатель был последним дизельным двигателем, созданным партнерством.

6,7 л Power Stroke: с 2011 г. по настоящее время

В 2011 году Ford решил отказаться от Navistar, представив двигатель Power Stroke объемом 6,7 л. Полностью Ford-двигатель был свежей конструкции с турбонаддувом с изменяемой геометрией DualBoost. Интеркулер вода-воздух снабжал турбонаддув прохладным плотным воздухом. Как и в предыдущей конструкции двигателя, в 6,7-литровом двигателе используется система впрыска Common-Rail.

Выход был невероятным, мощностью 390 л.с. и 735 фунт-футов. Текущие конфигурации с турбонаддувом могут иметь еще более мощные 475 л.с. и 1050 фунт-футов. крутящего момента. Пока что 6,7-литровый двигатель оказался довольно надежным, хотя он и близко не так долговечен, как 7-кубовый.3L, построенный в годы славы Форда.

Дизельные двигатели Ford: взгляд в будущее

Хорошо это или плохо, но Форд производит одни из самых продаваемых грузовиков в Америке. Долгое время автопроизводитель предлагал дизельные двигатели только для тяжелых грузовиков, таких как F-250 и F-350. В 2018 году модельный ряд пополнился первым в мире дизельным F-150. . F-150 стандартно поставлялся с 3,0-литровым двигателем Power Stroke мощностью 250 л.