Общий принцип работы дизельного двигателя дизельной электростанцииГлавным отличием ДВС с воспламенением от сжатия (дизеля) от ДВС с воспламенением от искры (бензиновый двигатель) являются способы смесеобразования и воспламенения топливовоздушной смеси. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом до входа в цилиндр, а топливовоздушная смесь воспламеняется в определенный момент при помощи искры. В дизельном двигателе в цилиндр попадает «чистый» воздух, который затем сжимается, когда поршень идет к верней мертвой точке. Так как степень сжатия в дизельном двигателе довольно большая (обычно 20:1), воздух при сжатии нагревается до температуры 750С. При подходе поршня к верхней мертвой точке топливо начинает впрыскиваться в цилиндр под высоким давлением. Температура воздуха достаточно высокая для воспламенения впрыснутого топлива, когда оно смешается с воздухом. Способы впрыска топлива дизельного двигателяНа практике довольно сложно добиться плавного сгорания топлива в двигателях с небольшим объемом, впрыскивая топливо непосредственного в камеру сгорания. Чтобы добиться более плавного сгорания топливовоздушной смеси были разработаны дизели с разделенными камерами сгорания: вихрекамерные и предкамерные. Шум и черный дым дизельного двигателяЗа дизельными двигателями закрепился имидж шумных и дымных машин, который в общем-то верен.
Поиск неисправностей дизельного двигателя
|
Топливовоздушная смесь воспламеняется, выделившаяся энергия воздействует на поршень, поршень начинает движение вниз, совершая полезную работу. Необходимо отметить, что новый бензиновый двигатель GDI от MMC имеет такой же способ смесеобразования, как и дизель. 
Дизели с разделенными камерами сгорания имеют меньший КПД и более требовательны к системе предпускового подогрева воздуха по сравнению с дизелями с непосредственным впрыском, но эти недостатки перекрываются более тихой и мягкой работой.
Во время запуска и прогревания двигателя небольшое количество белового или голубого дыма является нормальным, но при работе под статичной нагрузкой в нормальных условиях его не должно быть. Черный дым обычно вызван недостатком воздуха: либо забит воздушный фильтр, либо впрыснуто большое количество топлива (при значительном набросе нагрузки).
маг. клапана
маг. клапанаЧто такое газодизель, экономия, принцип работы газодизельного двигателя
Что собой представляет газодизельный двигатель и принцип его работы:
Двухтопливным газодизельным двигателем называется силовая установка, на которую дополнительно смонтировано оборудование для работы от газа.
Принцип работы такой установки заключается в одновременной подаче в камеру сгорания двух видов топлива. Основным топливом является солярка, а дополнительным газ метан. Причем дизтопливо подается в значительно меньшем объеме, чем обычно.
Солярка, по сути, является своеобразным “запалом” для газовоздушной смеси. Подача солярки связана с тем, что температура воспламенения у метана выше, чем у солярки. По этой причине в момент сжатия в камере сгорания сам метан воспламениться не может. Для его поджига на такте впуска в камеру сгорания подается некоторое количество солярки.
Газодизельный двухтопливный двигатель сохраняет возможность работать только от солярки, но не способен работать на одном газу.
Какую экономию при этом можно получить?:
Экономия денег от газодизельного режима зависит от того, в каком процентном соотношении происходит замещение дизтоплива газом.
Процент замещения солярки метаном может колебаться в пределах от 50 до 85%.
На этот показатель влияет несколько факторов:
- характеристики штатной топливной системы;
- конструкция применяемой газодизельной системы;
- манера вождения.
При запуске двигателя, либо при его работе на малых нагрузках, используется практически только дизтопливо. Связано это с тем, что при данных режимах работы затруднительно определить оптимальные параметры подачи газа.
Далее, с повышением нагрузок, создаются оптимальные условия для перехода в газодизельном режиме. Именно в этот момент замещение может вырастать до 85%. В тоже время, во избежание перегрева форсунок и последующего закоксовывания распылителей, сохраняется подача некоторого объема дизтоплива.
При выходе ДВС на полную мощность велик риск появления детонации и возникновения эффекта калильного зажигания. Система управления газодизелем начинает снижать порцию газа.
Для экономичной, в финансовом плане, эксплуатации важным является показатель, определяющий, сколько кубометров метана будет нужно на 1 литр солярки.
На всех режимах дизель работает с избытком воздуха. В связи с этим газ, подаваемый в камеру сгорания, разрежен воздухом. Это, в свою очередь, снижает ступень его возгорания. Таким образом, сгорание газо-воздушной смеси протекает в непосредственной близости с каплями солярки. Остатки несгоревшего газа выводятся вместе с выхлопом.
В теории для замещения 1 литра дизтоплива требуется не более 0,9 кубометра метана. На практике, по причине несовершенства процесса горения, коэффициент замены может составлять 1,1 — 1,3 кубометра.
| | SCANIA DC13 карьерный самосвал | SCANIA DC13 седельный тягач | Газель Cummins ISF 2.8 |
|---|---|---|---|
| Технология | Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS | Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS | Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа |
| Замещение | 50% | 60% | 70% |
| 1 литр ДИЗ топлива замещается на | 1.1 нм3 | 1.2 нм3 | 1.3 нм3 |
org/Offer»>
Чтобы произвести практические расчеты замещения, за основу берется гарантированный показатель 60%. Эта величина ориентирована на обычные двигатели. Для газового показателя принято учитывать коэффициент 1,2. Отсюда следует, что для замещения 1 литра дизтоплива расходуется 1,2 кубометра метана. При условии соблюдения корректного стиля вождения допустима большая степень замещения. Но гарантий в этом нет.
Чтобы рассчитать экономию, берется сумма затрат на дизельное топливо из расчета расхода на 100 км пробега. Эта сумма должна соответствовать расходам при работе двигателя до перевода на газ. Затем фиксируются затраты на сниженный объем расхода солярки, и прибавляется сумма на приобретение газового топлива.
Как осуществляется трансформация в газодизель:
Для переоборудования в газодизель изменение конструкцию штатного двигателя не требуется.
В систему поступления воздуха, расположенную перед турбиной, производится установка газовых инжекторов. Они, получая импульсы от электронного блока управления, впрыскивают газ.
Подобная схема газоподачи имеет ряд преимуществ:
- высокая степень взрыво — пожаробезопасности. В этом режиме газ разбавляется воздухом, и его предельная концентрация не способна загореться.
- благодаря прохождению через турбину образуется однородная газовоздушная смесь.
- в случае отказа одного или нескольких газоинжекторов происходит обычное снижение тяги двигателя без отрицательных последствий
Контроль теплорежимов работы газодизеля осуществляется на основании показаний термопары, которая устанавливается на входе горячей части турбины.
Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель?:
Установка на ДВС газодизельной системы никак не влияет на его работу. Все характеристики дизеля, включая степень сжатия, наддув, компрессию остаются без изменений.
Эти сведения основаны на откликах водителей, что их газодизельная машина прекрасно справляется с перевозкой груза даже на крутых подъемах. При этом была включена передача, на которой обычно они передвигаются на простом дизельном моторе.
Стендовые испытания двигателей также показали неизменность параметров при их работе с газодизельной установкой.
Экологический эффект газодизеля:
Газодизельный ДВС наносит меньший ущерб природе, чем обычный. В тоже время этот показатель меняется в зависимости от режима эксплуатации мотора и степени замещения солярки.
Европейская ассоциация газомоторных ТС заявляет, что даже при 50% замещении солярки достигается значительное
снижение вредных веществ при выхлопе.
Подробнее про установку ГБО на грузовые автомобили:
Подробнее о Газодизеле
Индивидуальные условия на установку газодизеля: 8 (495) 532-01-11Проект “Дизельный двигатель” — презентация онлайн
1. Физика
Проект “Дизельный двигатель”СОЗДАТЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ДРУГИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ
НЕДОСТАТКИ ДАННОГО ДВИГАТЕЛЯ
3. Создатель дизельного двигателя
СОЗДАТЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ• Рудо́льф Кристиа́н Карл
Ди́ зель — немецкий
инженер и изобретатель,
создатель дизельного
двигателя.
• Родился: 18 марта 1858
г., Париж, Франция
• Умер: 29 сентября 1913
г., Ла-Манш
далее
4. Создатель дизельного двигателя
СОЗДАТЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ• Рудольф Дизель обучался в Германии, закончил училище, а затем
Аугсбургскую политехническую школу.
• С 1893 года Дизель ведет разработки нового двигателя на
Аугсбургском машиностроительном заводе при финансовом
участии компаний Фридриха Круппа и братьев Зульцер.
• 1 января 1898 года Дизель открыл собственный завод по
производству дизельных двигателей. Работа шла успешно.
Первый корабль с дизельным двигателем был построен в 1903
году, через пять лет построен первый дизельный двигатель
малых размеров, первый грузовой автомобиль и первый
локомотив на дизельном двигателе.
5. Принцип работы и устройство дизельного двигателя
ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ДИЗЕЛЬНОГОДВИГАТЕЛЯ
Устройство дизельного двигателя
представлено следующим образом.
Начинается все с впускного клапана,
посредством которого воздух может
попасть в рабочие цилиндры. Поршень
создает необходимое давление, чтобы
попадаемый воздух нагрелся до
требуемой температуры, а коленчатый вал
воспринимает усилие, поступающее от
поршня, и преобразует его в крутящий
момент.
далее
6. Принцип работы и устройство дизельного двигателя
ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ДИЗЕЛЬНОГОДВИГАТЕЛЯ
• Важно знать, как работает дизельный
двигатель по четырехтактной схеме. В
первый такт делается впуск воздуха, в
это же время открыт и выхлопной
клапан. Второй такт соответствует
сжатию воздуха, чтобы он достиг
необходимой температуры.
вернуться
• На третьем такте впрыскивается
горючая смесь в камеру сгорании, и в
результате взаимодействия с
разогретым воздухом происходит
взрыв. Во время четвертого такта
осуществляется вывод выхлопных газов
из тела цилиндра.
7. Отличительные особенности дизельного двигателя
далееОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ОСОБЕННОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ,
ТАКИЕ КАК ЭКОНОМИЧНОСТЬ, ВЫСОКИЙ
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ И БОЛЕЕ ДЕШЕВОЕ
ТОПЛИВО, ДЕЛАЮТ ЕГО
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫМ ВАРИАНТОМ.
ДИЗЕЛИ ПОСЛЕДНИХ ПОКОЛЕНИЙ
ВПЛОТНУЮ ПРИБЛИЗИЛИСЬ К
БЕНЗИНОВЫМ МОТОРАМ ПО ШУМНОСТИ,
СОХРАНЯЯ ПРИ ЭТОМ ПРЕИМУЩЕСТВА В
ЭКОНОМИЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ.
8. Отличительные особенности дизельного двигателя
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯУ бензинового мотора смесь
образуется во впускной системе, а в
цилиндре воспламеняется искрой
свечи зажигания. В дизельном
двигателе подача топлива и воздуха
происходит раздельно. Вначале в
цилиндры поступает чистый воздух. В
температуры 700-800оС, в камеру
сгорания форсунками, под большим
давлением впрыскивается топливо,
которое почти мгновенно
самовоспламеняется.
вернуться
9. Недостатки
НЕДОСТАТКИЯвными недостатками дизельных двигателей являются необходимость
использования стартера большой мощности, помутнение и застывание
летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность
в ремонте и регулировке топливной аппаратуры (ТНВД), так как
насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с
высокой точностью. Также дизель-моторы крайне чувствительны к
загрязнению топлива механическими частицами и водой.
Такиезагрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя.
10. Благодарим за внимание
HTTPS://RU.WIKIMEDIA.ORG
HTTP://WWW.TECHGIDRAVLIKA.RU
HTTP://JOYREACTOR.CC/
специфические особенности, преимущества и недостатки
Дизельные автомобили на наших дорогах – отнюдь не редкость. В странах Западной Европы их и вовсе большинство. Дизельные ДВС имеют ряд преимуществ перед бензиновыми. Но в то же время есть некоторые недостатки. Что собой представляет данный мотор, каковы устройство дизеля и принцип работы? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.
Общее устройство
Данный двигатель имеет такое же устройство, как и бензиновый. Так, здесь присутствует:
- Блок цилиндров.
- Головка.
- Кривошипно-шатунный механизм.
Главным отличием дизеля от бензина является топливная система. Если на последнем подача горючего осуществляется благодаря механическому или погружному насосу, то в дизеле применен ТНВД.
Имеются также форсунки, а свечи зажигания отсутствуют.
Нужно также сказать, что нагрузка на рабочие элементы дизельного ДВС выше. Поэтому все его комплектующие являются усиленными.
Обратите внимание, что современные дизельные моторы могут укомплектовываться свечами накаливания. Некоторые путают их со свечами зажигания, но это совсем разные вещи. В дизельных автомобилях они применяются для нагрева холодного воздуха в цилиндрах. Так, осуществляется более легкий запуск ДВС в зимнее время.
Сама система впрыска на современных дизелях является прямой. На старых моторах воспламенение происходило в специальной предкамере. Последняя являет собой небольшую полость над основной камерой сгорания с несколькими отверстиями, через которые попадает кислород.
Особенности
Среди особенностей данного силового агрегата стоит отметить степень сжатия. Они в два раза выше, нежели у бензинового мотора. Ввиду этого дизель имеет особую конструкцию поршней. Днище их определяется типом камеры сгорания.
Само днище поршня находится выше относительно верхней плоскости блока цилиндров в ВМТ.
Еще один момент – это способ зажигания. Как мы уже сказали ранее, здесь нет привычных свечей. Но как же воспламеняется топливо? Рабочая смесь зажигается от высокой температуры в камере, которая достигается после сжатия поршнем воздуха.
Принцип работы ТНВД дизеля
Насос высокого давления принимает топливо, которое нагнетается подкачивающим насосом низкого давления из бака. В определенной последовательности ТНВД нагнетает порцию топлива в магистраль форсунки для каждого цилиндра. Эти форсунки могут открываться только при воздействии большого давления в магистрали. При снижении его форсунки закрываются.
Как работает сам дизельный ДВС?
Рассмотрим принцип работы дизельного двигателя. Его суть работы заключается в компрессионном воспламенении горючего в камере при смешивании с разогретым воздухом.
Сама подача смеси выполняется раздельно. Так, сперва нагнетается воздух в цилиндр.
Далее поршень начинает двигаться вверх и в положении ВМТ происходит впрыскивание топлива посредством форсунки. В процессе сжатия воздух разогревается до высоких температур (порядка 800 градусов Цельсия). А топливо поступает под давлением в 30 МПа.
Далее происходит самовоспламенение смеси. Это приводит к опусканию поршня вниз. Так, производится рабочий ход – энергия передается на коленчатый вал, а также маховик. После рабочего такта продукты горения выходят посредством выпускных окон при помощи продувки. Затем газы через глушитель попадают в атмосферу. Но на современных моторах газы могут проходить повторную циркуляцию. Принцип работы ЕГР на дизеле мы рассмотрим немного позже.
Таким образом, цикл работы включает в себя четыре такта. Это впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Именно такой принцип работы у четырехтактного дизеля. Нужно сказать, что от правильности его действия зависит расход топлива. Так, в нормальном состоянии применяется бедная смесь, что позволяет существенно экономить на расходе.
Разновидности насосов
Существует два типа ТНВД:
- Рядные.
- Распределительные.
Первый тип включает в себя отдельные секции. Их столько, сколько и цилиндров у двигателя. Каждая секция имеет гильзу со входящим плунжером. Последний действует благодаря кулачковому валу, что вращается от коленвала двигателя. Располагаются секции в ряд. Но сейчас такой тип ТНВД не применяется производителями, поскольку такая топливная система не соответствует требованиями по шумности и экологичности.
Теперь о распределительных. Такие насосы вырабатывают гораздо большее давление и соответствуют всем современным требованиям. Нужное давление поддерживается в зависимости от текущего режима работы ДВС. В конструкции такого насоса есть один плунжер-распределитель. Он выполняет поступательные движения для подачи топлива и вращательные для распределения его по форсункам каждого из цилиндров.
Среди преимуществ таких насосов стоит выделить небольшие габаритные размеры, низкий уровень шума, а также стабильную работу на высоких оборотах двигателя.
В то же время такой дизельный двигатель привередлив к качеству горючего. Все детали в насосе смазываются топливом, а зазоры – критически малы. Малейшее загрязнение провоцирует нестабильную работу двигателя и может повлечь за собой ремонт топливной аппаратуры.
О системе «Коммон Рейл»
Более десяти лет назад автопроизводители стали выпускать автомобили с системой «Коммон Рейл». Что это такое? Это непосредственный впрыск топлива под высоким давлением. Данная система обеспечивает прирост крутящего момента и мощности, а также неплохую топливную экономичность.
Рассмотрим принцип работы системы впрыска дизеля «Коммон Рейл». Принцип основан на подаче горючего к форсункам от рампы. Давление в ней поддерживается независимо от частоты вращения коленчатого вала. Впрыск топлива осуществляется форсунками по команде контроллера EDC. В него встроены специальные магнитные соленоиды. Контроллер действует благодаря управляющим сигналам от электронного блока управления.
Среди особенностей системы впрыска стоит отметить аккумуляторный узел.
Он включает в себя:
- Форсунки.
- Распределительный трубопровод.
- Линию подачи топлива.
Так, блок управления по заданному алгоритму передает сигнал на соленоиды. А далее форсунка впрыскивает топливо в камеру. Такая схема позволяет добиться высокой точности управления процессом сгорания. Что касается давления, оно может доходить до 2,5 атмосферы, что весьма серьезно. Так, топливо сгорает с максимальной отдачей. Это и позволяет увеличить крутящий момент двигателя. А благодаря точной дозировке уменьшается расход топлива и снижается токсичность газов.
Система рециркуляции
Данная система используется на всех дизельных автомобилях, которые отвечают требованиям Евро-4. Она также называется ЕГР. Так, данная система выполняет отвод определенного количества выхлопных газов от коллектора перед турбиной и передает их в канал перед впускным коллектором.
Система представляет собой специальный клапан и несколько патрубков для отвода газов. Первый выполняет перепускание выхлопа и отличается электрическим приводом.
На некоторых двигателях клапан ЕГР имеет пневматический привод.
Рассмотрим принцип работы клапана ЕГР на дизеле. Он основан на вакууме, что производится специальным вакуумным насосом. Уровень разряжения регулируется специальным электромагнитным клапаном.
Принцип работы дизельной системы рециркуляции простой. Так, электронный блок управления получает данные от датчиков и оценивает ситуацию о работе ДВС на всех режимах. Далее производится открытие либо закрытие клапана для подачи выхлопных газов в коллектор. Это приводит к снижению концентрации кислорода и уменьшению скорости сгорания смеси в камере. В итоге снижается температура сгорания и уменьшается образование вредных оксидов. Так, система позволяет снизить токсичность газов даже при работе ДВС на обедненной смеси.
Плюсы дизеля
Рассмотрим преимущества данных двигателей. Первый и самый главный плюс – это экономичность. Так как у дизеля принцип работы немного иной (действует на бедной смеси), то ДВС может потреблять в полтора раза меньше топлива, нежели бензиновый, при таком же объеме.
При этом мотор выдает неплохой крутящий момент, что немаловажно при разгоне. Еще один плюс в том, что полка крутящего момента достаточно широкая. Тяга доступна буквально с холостых оборотов. Бензиновые же приходится порой раскручивать до пяти тысяч.
Недостатки дизеля
Так как принцип работы дизеля основан на самовоспламенении смеси, такие двигателя трудно запускать в мороз. Да, для этого придумали специальные свечи накаливания. Но опять же, они есть не на всех моторах, да и с ними иногда бывают проблемы.
Один из самых серьезных минусов – это стоимость обслуживания. Самая дорогая часть – это топливная аппаратура. Если она приходит в негодность, стоит готовиться к серьезным капиталовложениям. Самостоятельно отремонтировать форсунки или топливный насос очень сложно. Для этого нужны навыки и специализированное оборудование.
Среди прочих минусов стоит отметить повышенную шумность. Каким бы технологичным ни был дизельный мотор, все равно он будет громче работать, нежели бензин.
Это одна из основных причин, почему так долго производители легковых авто не переходили на дизельные моторы.
Еще один недостаток – это высокие требования к топливу и к расходным материалам. Если говорить о современных дизелях, в которых ТНВД смазывается самим горючим, качество его должно быть на уровне. То же самое касается и масла. Заливать рекомендуется только синтетику, а менять – каждые 10 тысяч километров.
Подводим итоги
Итак, мы выяснили, какой имеет дизель принцип работы и в чем его особенности. Как видите, при своих достоинствах данный мотор не лишен ряда недостатков. Но стоит ли приобретать дизельный автомобиль взамен бензинового? Как показывает практика, покупка оправдана, учитывая то, что многие траты компенсируются мизерным расходом топлива.
Работа дизельного двигателя – ПРОТРАК
Дизельный двигатель был назван в честь своего создателя Рудольфа Дизеля, который получил патент за своё изобретение в 1890 году.
Первые дизели были весьма громоздкими, и несмотря на высокий коэффициент полезного действия (КПД) применялись достаточно редко, ведь по своим габаритам они едва ли уступали своим главным конкурентам ‒ паровым машинам.
И лишь к концу XX века, после значительного усовершенствования дизельные двигатели становятся популярными и применяются повсеместно, в том числе и на легковых автомобилях.
Стоит отметить, что дизельные ДВС по прежнему значительно превосходят своих бензиновых конкурентов по размерам и выдают больший крутящий момент при низких оборотах. Однако при этом уровень КПД при работе дизелей значительно выше.
Такая особенность обуславливает популяризацию их применения преимущественно на транспорте с внушительными размерами, а именно в строительстве морских судов, тепловозов, тракторов, автобусов и грузовых автомобилях.
Принцип работы дизельного двигателя
Принцип работы дизельного двигателя можно разделить на 4 этапа, которые происходят последовательно и непрерывно.
Стоит уточнить, что все процессы, или такты, как их принято называть, происходят в процессе поворота коленвала ‒ механической детали сложной формы, которая и обеспечивает превращение энергии от сжигания топлива в энергию вращения колес. Он осуществляет вращательное движение, и его положение напрямую связано с началом или концом следующего такта.
Четырехтактный цикл начинается с такта впуска, при котором воздух поступает в цилиндры через специальные впускные клапаны, а поршень при этом опускается. Когда угол поворота коленвала достигает 190°- 210° впускной клапан закрывается, что предшествует началу следующего такта ‒ сжатию.
Такт сжатия характеризуется движением поршня вверх до так называемой мертвой точки (ВМТ), благодаря чему воздух сжимается в 16-25 раз, а температура воздуха увеличивается до 700°- 800°. Поворот коленвала при этом составляет 180°- 360°.
На такте рабочего хода (расширения) топливо через форсунки впрыскивается в цилиндры, которое за счет высоких температур самовоспламеняется и взрывается.
Продукты горения при выделении провоцируют движение поршня вниз. Этот процесс осуществляется на 360°- 540° поворота коленвала.
Таким образом, процесс воспламенения осуществляется без применения свечей зажигания, как в бензиновых двигателях. Однако, в конструкции дизелей есть свечи накаливания, которые нагревают цилиндры для упрощения запуска ДВС в холодное время года.
Они размещаются в камере сгорания или вихревой камере, в зависимости от модификации, и обеспечивают нагревание воздуха в районе тысячи градусов, что упрощает процессы самостоятельного воспламенения топлива. Изготавливаются в форме металлических или керамических спиралей.
Итак, после завершения такта рабочего хода, при опускании поршня в изначальное положение двигатель начинает свою работу, что сопровождается характерным и знакомым для всех звуком запуска.
Однако процесс ещё не закончен и прежде, чем впускные клапаны откроются вновь и запустят новый процесс сжигания топлива, дизель вытолкнет отработанные газы из выхлопного клапана.
Это четвертый и завершающий такт работы, который называется выпуском и протекает при повороте коленвала на 540°- 720°.
Только после этого циклическая работа дизельного ДВС будет продолжена и будет осуществляться на протяжении всего процесса подачи топлива.
Есть все основания полагать, что дизельные двигатели еще не полностью раскрыли свой потенциал и в ходе технологического процесса будут становиться всё лучше и совершеннее. Их КПД будет расти, размеры будут уменьшаться и со стечением времени они полностью заменят своих бензиновых конкурентов.
Стоимость капитального ремонта дизельного двигателя определяется исходя из марки автомобиля и его параметров. Более подробно вы можете уточнить по телефонам, или обратившись к нашим специалистам по адресу:
СТО ПРОТРАК — Грузовой сервис и грузовой магазин:
г. Екатеринбург, Полевской тракт 19 км, дом 16 (база №16)
Тел.: 8 (800) 511-58-20 многоканальный
график работы: пн-пт: 10:00-22:00 сб-вс: выходной
Что такое двигатель внутреннего сгорания (ДВС)? |
Что такое двигатель внутреннего сгорания? В этой статье описаны принцип работы, компоненты и типы двигателей внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания — известный тип двигателя, также известный как двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания — это механическая машина, которая сжигает топливо в другом пространстве, чем паровой двигатель, который сжигается вне двигателя. В двигателе внутреннего сгорания в качестве рабочего тела используется бензин, дизельное топливо, водород, метан и газообразный пропан.Этот тип двигателя выбрасывает газ высокого давления и температуры. Двигатель внутреннего сгорания использует подводимую энергию в виде воздушно-топливной смеси для осуществления процесса сгорания внутри камеры сгорания. Изменения температуры и давления топливовоздушной смеси воздействуют на поршень двигателя, совершая полезную работу.
Эта сила заставляет детали двигаться с определенной скоростью, преобразуя химическую энергию топлива в механическую энергию (мощность). Ниже приведенная диаграмма представляет этот процесс.
В зависимости от этого движения двигатель внутреннего сгорания может обеспечить мощность 0,01 кВт при 20×103 кВт.
Электрическая мощность IC составляет 1 кВт, а тепловая мощность составляет ок. 2,5 кВт. Эти двигатели имеют диапазон КПД от 20 до 26%, при этом они имеют КПД примерно 92%.
Большинство двигателей внутреннего сгорания предназначены для транспортных средств и требуют мощности около 102 кВт. В подходящем двигателе внутреннего сгорания используется совместимый принцип поршень-цилиндр, в котором поршни (сделанные из стальных сплавов) в цилиндре открываются вперед и назад.Мощность распределяется на приводной вал через шатун и двигатель с коленчатым валом. Клапан регулирует подачу газов к двигателю и от него. Было обнаружено, что двигатель ICE работает очень хорошо с более высоким электрическим КПД, чем другие традиционные системы выработки электроэнергии, используемые в гостиницах и жилых отелях.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
В двигателе внутреннего сгорания сгорание происходит внутри цилиндра. После этого тепловая энергия смеси топлива и воздуха сразу переходит в механическую энергию.
В двигателе внутреннего сгорания топливо воспламеняется и сгорает внутри двигателя. Затем двигатель превращает часть энергии, вырабатываемой при сгорании, в работу. Двигатель внутреннего сгорания имеет подвижный поршень и неподвижный цилиндр. Расширяющийся газ толкает поршень и вращает коленчатый вал. Наконец, это кривошипное движение приводит в движение колеса различных автомобилей через зубчатую передачу.
Двигатель внутреннего сгорания имеет больший тепловой КПД по сравнению с другими двигателями ЕС. Когда двигатель работает одновременно в машинах внутреннего сгорания, он может начинать цикл с каждого такта.Когда этот ход двигателя возвращается к исходной скорости, это означает, что 1 -й -й цикл завершен. У ICE есть 4 шага для выполнения цикла 1 st , как описано ниже:
Ход всасывания: На этом этапе подается дым двигателя (Воздух) в правильных пропорциях.
Такт сжатия: На первом этапе сжатия топливно-газовая смесь сжимается внутри камеры в верхней части поршня.
Стадия расширения: На этой стадии происходит сгорание топливно-воздушной смеси с помощью свечи зажигания вверху и внутри камеры сгорания цилиндра двигателя. Когда топливовоздушная смесь сгорает, она быстро увеличивает давление из-за расширения продуктов сгорания внутри цилиндра. Затем повышающееся давление воздействует на поршень двигателя внутри цилиндра с большой силой энергии. Он вращает коленчатый вал. Затем коленчатый вал вращает подключенный двигатель для передачи механической мощности.
Такт выпуска: На этом этапе из цилиндра двигателя удаляются продукты сгорания и подается новая топливовоздушная смесь, и весь цикл повторяется.
Типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Эти двигатели имеют впускной и выпускной клапаны на головке блока цилиндров. Двигатель также имеет топливную форсунку и управляемую систему зажигания. Двигатель цикла Отто представляет собой двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для работы с четырьмя или двумя ходами поршня, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра.
Как правило, четырехтактные автомобильные двигатели преобразуют химическую энергию в механическую путем сжигания бензина или другого топлива. Вырабатываемое тепло преобразуется в механическую энергию путем нажатия поршня в направлении вниз внутри цилиндра. Шатун, соединенный с поршнем, передает эту энергию в энергию вращения кривошипа.
В настоящее время существует два типа двигателей внутреннего сгорания:
1) Двигатель с искровым зажиганием или бензиновый двигательОсновная статья: Si Engine
Двигатель с искровым зажиганием относится к наиболее распространенным типам двигателей внутреннего сгорания.Эти двигатели также известны как бензиновые двигатели. Способы подачи и воспламенения двигателя с искровым зажиганием и двигателя с воспламенением различны. В двигателе SI топливо смешивается с воздухом и впрыскивается внутрь цилиндра во время процесса впуска. После процесса сжатия топливовоздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания и вызывает горение.
Во время рабочего такта расширение газов сгорания выталкивает поршень.
Наиболее распространенными типами двигателей внутреннего сгорания являются 4-тактные двигатели, это означает, что поршню требуется 4 такта для завершения цикла.Этот процесс состоит из четырех стадий: впуск, сжатие, сгорание и рабочий или выпускной такт.
2) Двигатель CIОсновная статья: Дизельный двигатель
Двигатель с воспламенением от сжатия относится к наиболее известным типам двигателей внутреннего сгорания. Он также известен как дизельный двигатель.
Работа движка CI очень похожа на движок SI. При работе этого двигателя внутреннего сгорания воздух всасывается внутрь камеры, а затем поршень сжимает его.Затем дизельный двигатель впрыскивает топливо в горячий сжатый воздух с подходящей скоростью дозирования и сжигает его.
Детали двигателя внутреннего сгорания (ДВС)
Основными компонентами двигателя внутреннего сгорания являются следующие:
1.
Цилиндр - Цилиндр изготавливается с использованием стальных сплавов или алюминиевых сплавов.
- Внутри цилиндра поршень движется вперед и назад для передачи энергии.
- Это повысит давление и температуру внутри цилиндра двигателя.
- Крепится к верхней части цилиндра двигателя.
- Изготовлены из стальных сплавов или алюминиевых сплавов.
- Производится методом литья.
- Медная или асбестовая прокладка подается к цилиндру, а затем к головке цилиндра для обеспечения герметичности.
- Поршни из алюминиевых сплавов.
- Важной функцией поршня является передача мощности, создаваемой искрением заряда, на шатун.
- Поршневое кольцо представляет собой круглое кольцо из обычного стального сплава.
- Поршневое кольцо указывает на канавки по окружности поршня.
- Поставляется 2 комплекта уплотнительных колец, где самое верхнее уплотнительное кольцо может препятствовать утечке продуктов сгорания в нижнюю часть, а нижнее уплотнительное кольцо может предотвращать утечку масла в цилиндр двигателя.
- Может сохранять свою эластичность даже при высоких температурах.
- Сальник поршня оснащен герметичным уплотнением.
- Клапаны относятся к наиболее важным компонентам двигателя внутреннего сгорания.
- Двигатель имеет два клапана (впускной клапан и выпускной клапан).
- Входит в головку блока цилиндров.
- Впускные клапаны используются для подачи свежей смеси в газовый баллон.
- Клапаны относятся к наиболее важным компонентам двигателя внутреннего сгорания.
- И выпускной клапан цилиндра используется для выпуска продуктов сгорания из цилиндра двигателя.
- Это соединение между поршнем и коленчатым валом.
- Функция шатуна заключается в передаче усилия между поршнем и коленчатым валом.
- Механическая функция шатуна заключается в передаче усилия между поршнем и коленчатым валом.
- Изготавливается из специального стального сплава.
- Коленчатый вал входит в состав основных узлов двигателя внутреннего сгорания.
- Основной функцией коленчатого вала является передача вращательного движения поршня через шатун для скорости вращения.
- Картер из чугуна.
- Он крепит двигатель к цилиндру и коленчатому валу.
- Также используется со смазочным баком (место хранения).
- IC представляет собой большое жесткое колесо, установленное на коленчатом валу двигателя.
- Рулевое колесо предназначено для поддержания постоянной скорости.
- Сохраняет дополнительную энергию во время накопления энергии и обеспечивает дополнительную энергию во время такта сжатия.
Математическое моделирование двигателей внутреннего сгорания
В этом разделе мы обсудим выполнение различного математического моделирования различных параметров двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения двигателя 3600 об/мин.Это математическое моделирование приведено ниже.
- Эффективное давление тормозных средств
- Удельный расход топлива
В приведенной ниже таблице представлены рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания при различных оборотах двигателя.
В чем разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем?
- Разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем заключается в том, что бензиновый двигатель всасывает смесь бензина и воздуха во время такта всасывания. Дизельные двигатели выпускаются только во время такта впуска.
- Бензиновый двигатель работает по циклу Отто. Простая в эксплуатации, легкая, недорогая, с более высокими затратами на рабочую силу и низкими затратами на техническое обслуживание.
- Дизельные двигатели работают на дизельных мотоциклах. Трудно запустить, дороже и тяжелее, меньше трудозатрат и затрат на техническое обслуживание.
- Тепловой КПД бензинового двигателя составляет около 26%. Он имеет высокую скорость, которая используется в легковых автомобилях. Тепловой КПД дизельного двигателя составляет около 40%.Эти типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) имеют малооборотные. Эти двигатели используют в большегрузных автомобилях.
Дизельные двигатели выпускаются только во время такта впуска.1) Двигатель внутреннего сгорания в основном используется в дорожных и тяжелых транспортных средствах, таких как скутеры, мотоциклы, автобусы и т. д.
2) Также используется в самолетах.
3) Эти типы двигателей используются в различных мотоциклах.
4) Использование двигателей внутреннего сгорания на морских судах.
4) Устройства ИС находят хорошее применение в небольших бытовых приборах, таких как газонокосилки, цепные пилы и портативные генераторы двигателей.
5) Эти двигатели внутреннего сгорания имеют более высокий КПД, чем ECE (двигатель внешнего сгорания).
6) В этих типах двигателей используются генераторы, используемые в гидроэлектростанциях. На гидроэлектростанциях эти двигатели используются для производства электроэнергии.
7) Эти двигатели используются в автомобилях BMW.
В этой статье подробно описывается работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его различных компонентов. Двигатели внутреннего сгорания наиболее широко используются во всем мире. Эти типы двигателей имеют компактную конструкцию.Он начинается немедленно. Эти двигатели очень безопасны в использовании.
Если у вас все еще есть какие-либо вопросы о «IC Engine», вы можете связаться со мной, или вам будет легко отправить комментарии.
И если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь этой статьей со своими товарищами и друзьями.
Внутреннее сгорание – обзор
2 Моделирование эффективного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания
В качестве справки будут рассмотрены характеристики обычных транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания с использованием тех же инструментов моделирования, которые будут использоваться для последующего моделирования аккумуляторной батареи, водородные и гибридные автомобили.Моделирование основано на надстройке прикладных процедур, добавленных поверх программного обеспечения для математического моделирования [2]. Первоначальный набор прикладных процедур был разработан в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии [3] и впоследствии дополнен модулями для конкретных исследований, проводимых здесь. Базовый подход к моделированию заключается в том, что вычисление с учетом времени происходит в итерационных шагах вперед и назад, пытаясь выполнить предписание скорости движения для определенного временного ряда ездового цикла.
Имитационное моделирование транспортного средства с использованием интегральной схемы основано на данных для коммерческого автомобиля Volkswagen Lupo TDI-3L с четырьмя или пятью пассажирами, который производился с 1999 по 2004 год 1 . Он работает как на минеральном дизельном топливе, так и на биодизельном топливе в дизельном двигателе с общей топливной рампой мощностью 45 кВт и имеет топливную экономичность, обеспечивающую расход дизельного топлива 33 км/л (1,08 МДж/км или 3 л дизельного топлива на 100 км, что эквивалентно 3,4 л дизельного топлива). бензина на 100 км) для стандартного европейского ездового цикла [4]. Среди его функций, способствующих повышению энергоэффективности, — пятиступенчатая автоматическая коробка передач с компьютерным управлением, в результате чего средние потери энергии на 20% ниже, чем у типичной пятиступенчатой механической коробки передач.
Дизельные двигатели с общей топливной рампой, доминирующие сегодня на рынке, относятся к поколению усовершенствованных дизельных двигателей с воспламенением от сжатия, в которых воздух сжимается перед смешиванием с контролируемым количеством топлива.
Это ключевая причина достижения более высокой эффективности, чем у двигателей Отто. Высокая температура, связанная со сжатием, обеспечивает воспламенение без образования искры. Принцип впрыска Common Rail под высоким давлением повысил энергоэффективность дизельных автомобилей примерно на 30% по сравнению с сопоставимыми двигателями Otto, использующими в качестве топлива бензин.Это интересно, потому что дизельное топливо традиционно считалось худшим топливом по сравнению с бензином, с более низкой эффективностью и более нежелательными выбросами. Однако введение турбонаддува с непосредственным впрыском (TDI) и электронного управления изменило это в пользу работы дизельного двигателя. Принцип работы системы Common Rail высокого давления (в настоящее время около 140 МПа) решил проблему измельчения капель дизельного топлива до частиц малого размера и, таким образом, уменьшения количества несгоревшего топлива. Компьютеризированное управление обеспечивает быстрый впрыск, при этом основная ступень окружена двумя второстепенными ступенями впрыска, что снижает уровень шума и количество несгоревшего топлива при одновременном повышении температуры выходящего потока, что также снижает выбросы загрязняющих веществ.
Ездовой цикл, принятый для сравнения характеристик различных транспортных средств, представляет собой смесь ездовых циклов, используемых в Соединенных Штатах и Европе для предоставления непредвзятой информации для потребителей и, в некоторых случаях, для целей налогообложения автомобилей. Трудно построить ездовой цикл, который не был бы слегка «несправедливым» по отношению к некоторым моделям автомобилей, например, задав скорость движения, которая заставляла бы одни автомобили переключать уровень передачи чаще, чем другие. 89-километровый ездовой цикл, использованный в моделировании, показан на рис.10.1, а частотное распределение скоростей движения содержится на рис. 10.2. Он чередуется между движением по шоссе, движением в пригороде с редкими остановками на красный свет и движением по центру города с множеством остановок и холостым ходом. Европейский ездовой цикл (обозначенный как первые 2000 с на рис. 10.1) подвергался критике за то, что он не содержит реалистичной доли движения по автомагистралям.
Это было исправлено автомагистральной частью цикла на рис. 10.1, появляющейся с 5200 до 6000 с. Для Lupo описанное ниже моделирование дает средний коэффициент полезного действия топлива на колесо, идентичный 3 л дизельного топлива на 100 км, принятым для нормативных целей.В Дании годовое налогообложение автомобилей обратно пропорционально эффективности использования топлива. Цикл вождения, используемый для целей, упомянутых здесь, нереалистичен, поскольку в него не включены никакие оценки. Обоснование этого заключается в том, что наличие классов в реальном вождении по дорогам сильно различается от региона к региону и, следовательно, не предполагает общего подхода, который, например, для Европейского Союза является политической целью. То же самое относится и к температурной зависимости измеряемой производительности. В регионах с холодными зимами требуется дополнительный расход топлива, частично в периоды после холодного запуска и частично из-за обогрева салона на протяжении всей поездки.
Официальные данные о производительности обычно получают при предписанной температуре окружающей среды 20°C. В результате опыт большинства водителей показывает, что фактическая производительность ниже нормативных показателей примерно на 10%. Плохая езда с ненужными ускорениями и торможениями, ненужное нажатие педали газа во время движения и не отпускание ее при загорании красного света могут снизить производительность еще на 10–20%. Интересно, что существуют технические способы уменьшить эти негативные эффекты, например, путем тщательного подбора передаточных отношений многоуровневых трансмиссий, и поэтому зависимость от энергетических характеристик водителя значительно варьируется от одной марки автомобиля к другой.
Рисунок 10.1. Ездовой цикл, используемый в симуляциях.
Рисунок 10.2. Частотное распределение скоростей движения в смешанном ездовом цикле, используемом в моделировании.
На рис. 10.3 показан крутящий момент дизельного двигателя, развиваемый в течение ездового цикла, в соответствии с изменением во времени достигнутой скорости автомобиля, которая очень близка к предписанной скорости.
Самые высокие требования к крутящему моменту связаны с ускорением на автомагистралях. Моделирование двигателя основано на измерении расхода топлива в зависимости от числа оборотов вала («частота вращения двигателя») и выходного крутящего момента, но для двигателя мощностью 60 кВт, использовавшегося ранее Volkswagen и Mercedes, для которого были выполнены полные измерения расхода топлива и экологических характеристик [7]. ].Только общее масштабирование изменено, чтобы согласоваться с измеренным общим потреблением топлива и общими выбросами Lupo [8, 9].
Рисунок 10.3. Моделирование дизельного автомобиля. Нижняя панель: передача крутящего момента двигателя во время ездового цикла на рисунке 1. Верхняя панель: синхронизированная по времени скорость движения транспортного средства, которая идентична предписанной ездовым циклом с точностью до 1%.
Смоделированные характеристики Lupo во время смешанного ездового цикла представлены на рис. 10.4 в виде общей тепловой мощности, выдаваемой двигателем за ездовой цикл.
Видно более низкое предельное значение мощности на холостом ходу. У настоящего Lupo есть регулятор холостого хода, который глушит двигатель примерно через 20 с работы на холостом ходу (при условии, что автомобиль не движется и нога сильно нажимает на тормоз) и перезапускает его, когда ногу убирают с тормоза. Это не моделируется, но считается, что оно имеет второстепенное значение для предписанного ездового цикла, поскольку дополнительная энергия, используемая для перезапуска двигателя, съедает часть выигрыша, полученного за счет сокращения времени холостого хода до 20 с.Это не означает, что контроль холостого хода излишен, поскольку он предотвращает длительную работу на холостом ходу, являющуюся дурной привычкой некоторых водителей. В некоторых странах более 1 минуты работы на холостом ходу запрещены законом. Смешанный ездовой цикл предполагает несколько остановок на красный свет. Если продолжительность красных огней составляет 1 минуту, гипотеза случайного прибытия даст среднее время ожидания 30 с, всего на 10 с больше, чем предел Лупо, что согласуется с замечанием о том, что контроль холостого хода Лупо не имеет второстепенного значения для смешанного имитация ездового цикла.
Зеленая волна управления светофором еще больше уменьшит проблему холостого хода, поэтому предотвращение длительного холостого хода, определяемого водителем, действительно является основным преимуществом системы Lupo.
Рисунок 10.4. Моделирование дизельного автомобиля. Выходная тепловая мощность двигателя во время смоделированного ездового цикла.
Зависимость КПД двигателя от времени движения по заданному циклу показана на рис. 10.5. Это раскрывает известный факт, что двигатели внутреннего сгорания не работают эффективно при частичной нагрузке. В частности, низкая эффективность, связанная с вождением на самой низкой передаче, выделяется кластеризацией данных при максимальной эффективности 15%.
Рисунок 10.5. Моделирование дизельного автомобиля. Эффективность преобразования двигателя во время смоделированного ездового цикла.
На рис. 10.6 показано, что большую часть времени эффективность трансмиссии превышает 90%. Причины потерь энергии представлены на рис. 10.
7.
Рисунок 10.6. Моделирование дизельного автомобиля. Энергоэффективность агрегата трансмиссии в моделируемом ездовом цикле.
Рисунок 10.7. Моделирование дизельного автомобиля. Распределение потерь энергии во время смоделированного ездового цикла.
Основной проблемой транспортных средств, работающих на ископаемом или биотопливе, является загрязнение воздуха, связанное с циклом сгорания. Данные о выбросах, масштабированные по сравнению с данными [7] для представления автомобиля Lupo, работающего на минеральном дизельном топливе, были подвергнуты моделированию ездового цикла для обычного дизельного двигателя Lupo, что дало общие выбросы, в целом соответствующие другим исследованиям аналогичных автомобилей [8, 10, 11]. характеристики топлива впоследствии были изменены на характеристики биодизеля (с использованием действующих европейских норм для состава), который, по сравнению с дизельным топливом на основе ископаемого топлива, как предполагается, имеет на 25% меньше выбросов CO, на 10% больше выбросов NO x , На 40 % меньше выбросов твердых частиц и на 80 % меньше уноса углеводородов [12].
Топливная эффективность предполагается неизменной.
Выбросы двигателя при смешанном ездовом цикле показаны на рис. 10.8, а на рис. 10.9 представлены выбросы выхлопной трубы в конце пути управления выхлопом, который включает действие катализатора и электростатические фильтры для уменьшения рассеивания твердых частиц, но не NO x сокращение выбросов. Сравнивая рис. 10.8 и 10.9 видно незначительное изменение выбросов NO x , но снижение на порядок других загрязняющих веществ.CO 2 здесь не упоминается, так как он прямо пропорционален содержанию углерода в сжигаемом топливе.
Рисунок 10.8. Моделирование дизельного автомобиля. Выбросы от двигателя во время смоделированного ездового цикла.
Рисунок 10.9. Моделирование дизельного автомобиля. Внешние выбросы из выхлопной трубы автомобиля во время имитируемого ездового цикла.
В отличие от некоторых более поздних дизельных автомобилей с общей топливной рампой, система контроля выхлопных газов Lupo с катализатором имеет скромные возможности по уменьшению количества твердых частиц и НЕТ.
Тем не менее, он соответствует требованиям Европейского Союза по выбросам 2005 года («требования Евро-4»). В современных дизельных легковых автомобилях установлены сажевые фильтры. В настоящее время обсуждается более широкое использование биодизеля и других видов биотоплива. Они в основном CO 2 нейтральны, если рассматривать их с точки зрения жизненного цикла, а выбросы транспортных средств ниже, чем у бензина и минерального дизельного топлива, за исключением более высоких выбросов NO x , которые вскоре можно будет устранить с помощью соответствующих технологий. уже используется на крупных электростанциях ведущих экологических стран.Негативные комментарии обычно направлены на доступность сырья для биомассы и конкуренцию с производством продуктов питания. При оценке этих критических замечаний следует проводить различие между биотопливом, использующим зерна продовольственных культур в качестве основы для производства топлива, и биотопливом, в котором используются только остатки.
Последний тип не только позволяет избежать пищевой конкуренции, но и ресурсы остатков биомассы исходного сырья для этого «биотоплива второго поколения» в десять раз больше, чем для биотоплива на основе зерна.
В глобальном сценарии использования возобновляемых источников энергии [1, 13] будущее производство биотоплива будет осуществляться из сельскохозяйственных и лесных отходов.Преимущество эффективности современных дизельных двигателей по сравнению с двигателями Отто предполагает, что усилия должны быть направлены на биодизель.
Средний выброс биодизеля Lupo за всю поездку составляет 0,029 г/км несгоревших углеводородов, 0,075 г/км CO и 0,278 г/км NO x , плюс незначительное количество твердых частиц. Соответствующие показатели для минерально-дизельного топлива Lupo составляют 0,03, 0,10, 0,25 и 0,02 г/км твердых частиц [1, 14].
Разработка топливных/двигательных систем — путь к устойчивому транспорту
https://doi.org/10.1016/j.eng.
2019.01.009Получить права и содержаниеAbstract
Глобальный спрос на транспортную энергию велик, растет и в основном удовлетворяется за счет жидкого топлива, получаемого из нефти, для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Более того, прогнозируется, что в будущем спрос на авиационное топливо и дизельное топливо будет расти быстрее, чем спрос на бензин, и, вероятно, это приведет к тому, что компоненты низкооктанового бензина станут более доступными. Предпринимаются важные инициативы с различными мотивами для разработки аккумуляторных электромобилей (BEV) и топливных элементов в качестве альтернатив автомобилям с ДВС, а также для внедрения таких видов топлива, как биотопливо и природный газ, в качестве альтернативы обычным жидким топливам.Однако каждая из этих альтернатив начинается с очень низкой базы и сталкивается со значительными препятствиями на пути к быстрому и неограниченному росту; таким образом, транспорт, и особенно коммерческий транспорт, в ближайшие десятилетия будет по-прежнему в основном питаться от двигателей внутреннего сгорания, работающих на жидком топливе на нефтяной основе.
Следовательно, устойчивость транспорта с точки зрения доступности, энергетической безопасности и воздействия на выбросы парниковых газов (ПГ) и качество воздуха может быть обеспечена только за счет улучшения ДВС. Действительно, ДВС будут продолжать совершенствоваться при использовании нынешних рыночных видов топлива за счет усовершенствования систем сгорания, контроля и доочистки, чему способствует частичная электрификация в форме гибридизации.Тем не менее, существует еще больше возможностей для улучшения за счет разработки топливно-двигательных систем, которые могут дополнительно использовать преимущества в производстве топлива и использовать компоненты, которые могут быть легко доступны. Одним из таких примеров является бензиновое воспламенение от сжатия (GCI), в котором используется низкооктановый бензин в двигателе с воспламенением от сжатия. GCI обеспечит эффективность, подобную дизельной, при этом упростив контроль над оксидами азота (NO x ) и твердыми частицами при более низкой стоимости по сравнению с современными дизельными двигателями.
Октановое число по требованию (OOD) также помогает обеспечить оптимальное использование антидетонационных свойств доступного топлива и, таким образом, повышает общую эффективность системы.
Ключевые слова
Транспорт энергетика
Двигатели внутреннего сгорания
Бензин
Дизель
Рекомендованные статьиЦитирование статей (0)
© 2019 АВТОР. Опубликовано Elsevier LTD от имени Китайской инженерной академии и компании Higher Education Press Limited.
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
(PDF) Моделирование высокоскоростной форсунки дизельного ДВС
6
1234567890
ATCES 2017 IOP Publishing
6Series: Materials Science and Engineering 302 (2017) 012054 doi:10.1088/1757-899X/302/1/012054
3. Выводы
Дальнейшие исследования по повышению быстродействия инжектора будут проводиться с использованием описанного метода. Эффективность процесса
будет оцениваться режимом полного кратковременного открытия форсунки Bosch и модернизированной форсунки
.
Модернизированная форсунка должна обеспечивать меньшую цикловую дозу в режимах
кратковременного полного открытия, при этом можно будет уменьшить скважность между впрысками.
По результатам моделирования можно сделать вывод, что цикловую дозу следует уменьшить в режиме кратковременного полного открытия
, при этом можно будет уменьшить скважность между впрысками. В связи с этим исследования должны быть продолжены в отношении остальных факторов и оптимизации
их значений для получения максимального рабочего быстродействия.
Наиболее перспективными для повышения быстродействия форсунок являются следующие мероприятия:
1) Согласование сил, действующих на иглу, с целью уменьшения требуемого усилия электромагнита
.Такое согласование позволяет использовать хорошо спроектированные маломощные быстроходные электромагниты
и их силовые устройства в высокопроизводительных форсунках. Особенностью этого процесса согласования является его существенная зависимость от требований герметичности, так как усилие уплотнения иглы по седлу
является, по сути, расчетным усилием электромагнитного привода и может быть значительно уменьшено.
Например, сила управляющего клапана электромагнитного клапана форсунки может быть уменьшена на порядок величины
.
2) Эластичная муфта привода к игле. Такое соединение позволяет добиться эффекта умножения
, когда большие ходы игл без применения механической или гидравлической передачи
устройств обеспечиваются малыми ходами электромагнитного привода. В то же время уменьшение рабочего хода
привода любого типа обеспечивает увеличение его быстродействия.
3) Применение пружин стержневого типа. Такие пружины обеспечивают максимальный уровень эффективности использования материала
для накопления энергии деформации.Штоковые пружины обеспечивают минимальные значения
подвижных масс и расширяют возможности компоновки форсунок.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках
в рамках реализации Программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям
научно-технологического комплекса России на 2014– 2020».
Ссылки
[1] Рейф К.(Hrsg.) 1998, 2002, 2004, 2012 Dieselmotor-Management: Systeme, Komponenten,
Steuerung und Regelung 5 Auflage. Vieweg+Teubner (Verlag Springer Fachmedien Wiesbaden)
p.544
[2] Reif K. (Hrsg.) 2010 Dieselmotor-Management im Überblick einschließlich Abgastechnik
Vieweg+Teubner (Verlag Springer Fachmedien Wiesba) [3] Горшкалев А.А., Каюков С.С., Корнеев С.С., Урлапкин В.В. Моделирование поршневого двигателя типа ВР
в качестве силовой установки Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия 177(1),
012066
[4] Бирюк В.В., Каюков С.С., Звягинцев В.А., Лысенко Ю.Д. Способы повышения скорости форсунок двигателей внутреннего сгорания
Научный журнал прикладных наук 9 (11), с.721-724
[5] Курчаткин И.В., Горшкалев А.А., Благин Е.В. Методы моделирования рабочих процессов двигателя внутреннего сгорания
модулем ANSYS IC Engine Journal of Physics: Conference
Series 803(1), 012085
[6] Грехов Л.
В., Иващенко Н.А., Марков В.А. 2013 Топливная аппаратура и система управления дизелем
: Учебник для ВУЗов (Издательство Легион-Автодата) стр.344
[7] LMS Imagine.Lab/Web- страница: http://www.plm.automation.siemens.com/ru_ru/products/lms/
Imagine-lab/amesim/
[8] LMS Imagine.Lab Amesim 2015. LMS Amesim 14 Учебное пособие. стр.181
Причины, по которым продолжение разработки ICE — хорошая идея
Люди в сообществе экологически чистых технологий часто говорят, что производители не должны тратить деньги на разработку новых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Вместо этого, говорят люди, им следует направить ресурсы на электромобили и постепенно отказаться от существующих конструкций двигателей в течение следующих нескольких лет.Хотя я понимаю, о чем идет речь, я не думаю, что люди, говорящие это, хорошо разбираются в технологии ICE.
Технология не только продвинулась далеко вперед, но и еще многое предстоит улучшить. Однако, что еще более важно, есть некоторые важные краткосрочные и среднесрочные экологические улучшения, которые могут помочь решить проблему изменения климата, в то время как в следующем десятилетии или двух отрасль перейдет на электромобили.
ICE не является «старой» или «устаревшей» технологией из-за своего возраста
Я видел, как энтузиасты электромобилей, большинство из которых не были энтузиастами автомобилей до Теслы, говорили, что ДВС — это старая технология.И в чем-то они абсолютно правы. Он принципиально не изменился с 19 века. Двигатели работали по старой схеме «всасывать, сжимать, хлопать, дуть» с тех пор, как был изобретен цикл Отто. Другие популярные термодинамические циклы для ДВС примерно такие же старые: цикл Аткинсона (более эффективный цикл, используемый в Toyota Prius), возникший в 1882 году, и дизельный цикл, возникший в 1890-х годах. Даже вещи, которые кажутся передовыми, такие как цикл воспламенения от сжатия с однородным зарядом (HCCI), используемый в Mazda Skyactiv-X, довольно стары, а аналогичные технологии также возникли в 19 веке.
Если мы собираемся смотреть на ДВС таким же образом, мы должны также смотреть на технологию EV. Электродвигатели восходят к восемнадцатому веку, а первые практические конструкции двигателей постоянного тока появились в начале девятнадцатого века.
Это предшествует современным конструкциям двигателей на десятилетия. Теория двигателей переменного тока началась в 1824 году, а первые практические двигатели появились в 1880-х годах, что привело к тому, что технологии открыто конкурировали друг с другом на дорогах в начале двадцатого века.
Аккумуляторы находятся в аналогичном месте.Первые современные батареи были разработаны в 1800 году, но возможно, что у некоторых древних цивилизаций были батареи, но они не сообщали нашему нынешнему пониманию, если они были. Тем не менее, технология аккумуляторов, очевидно, прошла долгий путь с 1800 года.
Сказать, что двигатели внутреннего сгорания не развивались более 100 лет, было бы так же абсурдно, как утверждать, что электродвигатели и аккумуляторы за это время не продвинулись вперед. Фундаментальные принципы обеих теорий были установлены давно, но небольшие практические детали, влияющие на практическое применение этих теорий, значительно продвинулись вперед.Другими словами, вы не можете судить о технологии по продолжительности ее существования и говорить, что она архаична только потому, что она практически древняя.
EV знают, что технология аккумуляторов значительно улучшилась в 90-х и 2000-х годах, и что электромобиль zero привел к появлению Tesla, что привело к изменению всей отрасли. Мы в восторге от каждой новой детали батареи, и я не могу открыть Твиттер, чтобы не увидеть, как кто-то говорит о ячейках 4680. Все эти маленькие детали в сумме привели к чему-то большому, что наконец произошло более чем через 200 лет после изобретения технологии.
Некоторые достижения
Технология двигателей действительно улучшилась в первой половине двадцатого века, но незначительно. Подобно электродвигателям и батареям, общее состояние технологий не позволяло в полной мере использовать преимущества великих теорий, которые еще не применялись на практике. Именно компьютерная революция ускорила обе технологии.
Немного о развитии топливных систем:
И клапанные механизмы претерпели значительные изменения:
youtube.com/embed/glUXDMuQ3Bs?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
Прямо сейчас Mazda, вероятно, является лидером в этом, и это видео дает обзор того, что она делает:
Чтобы понять проблему, нам нужно использовать хорошую математику
Самое важное, что следует учитывать, это то, что нам необходимо улучшить общее воздействие транспортных средств на окружающую среду, независимо от источника улучшения.На одном транспортном средстве выбросы можно полностью устранить, переключив его на электромобиль, но если мы не осуществим правильный переход, мы фактически можем оказаться в ситуации, когда проблема выбросов станет намного хуже, прежде чем станет лучше.
Как? Давайте рассмотрим пример сценария:
.Представьте, что мы заменяем каждую экономичную маленькую машину электромобилем (мы еще очень далеки от этого). В настоящее время большинство этих небольших экономичных автомобилей потребляют 40-60 миль на галлон (в зависимости от того, являются ли они гибридами).Даже моя 4-летняя Jetta расходует 40 миль на галлон при нормальной скорости на шоссе. Переход на электромобиль означает замену этих автомобилей с расходом топлива 50 миль на галлон автомобилями с расходом более 100 миль на галлон, так что это огромное улучшение, верно?
Как я объяснял в этой другой статье, цифры могут быть обманчивы. Вместо расчета расстояния на единицу топлива (мили на галлон) нам нужно использовать сожженное топливо на расстояние, чтобы правильно понять эту ситуацию. Помощь транспортному средству, которое уже потребляет очень мало топлива (50 миль на галлон = 2 галлона на 100 миль), чтобы не сжигать топливо, определенно имеет значение, но если вы увеличите топливную экономичность чего-то вроде полуприцепа всего на 2 мили на галлон, то то же самое количество топлива / выбросов было сэкономлено за счет полного устранения выбросов небольшого автомобиля.
Mazda, которая приложила гораздо больше усилий для повышения эффективности ДВС, чем другие производители, снизила свое воздействие на окружающую среду больше, чем большинство ее конкурентов, несмотря на тот факт, что это не так (и, на момент написания этой статьи, это не так). ), предлагая одну модель EV или гибридную модель. Как компания добилась этого? Повышая эффективность всего своего автопарка по всем направлениям вместо того, чтобы производить модели с нулевым уровнем выбросов и поддерживать чистоту своих моделей с ДВС, как это делают GM, Ford, Chrysler и большинство других производителей.
Другими словами, оказание положительного общего воздействия важнее, чем демонстрация добродетели, ошеломляющая людей несколькими электромобилями, при этом массово выпуская грязные машины. Оба должны стать чище.
И EV, и лучший ICE необходимы (на данный момент)
Если производители прекратят улучшать свои двигатели внутреннего сгорания и постепенно переведут свои продажи на электромобили, ситуация ухудшится (относительно того, где она могла бы быть), прежде чем она улучшится.
Если технология двигателей останется в стагнации, чтобы не вкладывать средства в разработку ДВС, экологические улучшения большинства транспортных средств в автопарке компании прекратятся.Это означает, что потенциальная прибыль, полученная от подавляющего большинства проданных автомобилей, прекращается (и это влияние ОГРОМНО). Влияние этих грязных бензиновых автомобилей настолько велико, что продажа даже 10% электромобилей не компенсирует его. Им было бы лучше улучшить бензиновые двигатели при переходе на электромобили.
Общая ситуация с выбросами для производителя на самом деле не улучшится по сравнению с тем, где они могли бы быть, пока большинство их автомобилей не будут электромобилями, а это займет не менее 5-8 лет.Если бы они по-прежнему вкладывали деньги в создание более чистых двигателей с ДВС, все эти газовые автомобили, проданные за эти 5-8 лет, могли бы сократить выбросы за это время, оставив всех в худшем положении за эти годы. Кроме того, эти автомобили будут в пути после того, как модель будет заменена электромобилем, а это означает, что влияние последних автомобилей с ДВС, которые люди упрямо цепляются за транспорт из А в Б, будет намного хуже.
Чтобы решить проблему изменения климата, нам потребуются все улучшения, которые мы можем получить, и этого недостаточно.
Мы также должны учитывать развивающиеся страны. Даже если к 2030 году развитые страны переведут все новые продажи на электромобили, у Индии, Южной Америки и Африки нет возможности достичь этого к тому времени. Автомобили, продаваемые на этих рынках, будут оставаться автомобилями с ДВС дольше, чем в более богатых странах. На более бедных рынках мы видели, как оригинальный Volkswagen Beetle просуществовал до 2003 года, а автомобиль Nissan, который был продан в США в 1993 году, все еще продавался в Мексике и Южной Америке до 2015 года.Неприятно думать об этом, но старые технологии, по мере того как они дешевеют, внедряются в местах, которые не могут позволить себе новейшие и лучшие технологии.
Если мы продолжим разработку, их автомобили будут интегрировать эту усовершенствованную технологию и сократят выбросы в 2030-х и 2040-х годах. Если мы этого не сделаем, у них будут более грязные автомобили, работающие на бензине и дизельном топливе в течение тех десятилетий, когда они могли бы быть намного чище.
Учитывая большое количество вовлеченных людей, это могло иметь серьезные последствия, которых мы могли бы избежать.
Я НЕ говорю, что мы должны держать ЛЕД дольше
В долгосрочной перспективе автомобили с ДВС должны будут стать мелкосерийным нишевым продуктом для небольшого процента автомобильного рынка. Очень немногие энтузиасты (например, люди, которые сегодня владеют лошадьми), луддиты и люди с особыми потребностями в дальности будут продолжать заниматься газом, но их будет так мало, что их влияние не принесет ничего, о чем стоило бы беспокоиться. с участием.
Преимущество дальнейшей очистки транспортных средств с ДВС сегодня не в том, чтобы продлить их массовое использование, а в том, чтобы сделать их чище, пока мы все еще вынуждены дышать тем же воздухом, что и они.Мы можем быстрее достичь климатических целей и спасти больше жизней, очистив их за оставшееся время, и в то же время активно заменяя их электромобилями.
Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или послом CleanTechnica – или покровителем на Patreon.
Реклама
Есть совет для CleanTechnica, хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.
Что такое двигатель внутреннего сгорания и как он работает?
Что такое двигатель внутреннего сгорания?
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловая машина, в которой сгорание топлива с окислителем (обычно воздухом) происходит в камере сгорания, являющейся составной частью контура протока рабочего тела.
В двигателе внутреннего сгорания расширение газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании, оказывает непосредственное воздействие на некоторые компоненты двигателя.Сила обычно прикладывается к поршням, лопастям турбины, ротору или соплу.
Эта сила перемещает компонент на расстояние, преобразует химическую энергию в полезную кинетическую энергию и используется для приведения в движение, перемещения или приведения в движение всего, к чему прикреплен двигатель.
Это заменяет двигатель внешнего сгорания для применений, где важны вес или размер двигателя.
Термин двигатель внутреннего сгорания обычно относится к двигателю с прерывистым сгоранием, например, к более популярным четырехтактным и двухтактным поршневым двигателям, а также к таким вариантам, как шеститактный поршневой двигатель и роторный двигатель Ванкеля.
Второй класс двигателей внутреннего сгорания использует непрерывное сгорание: газовые турбины, реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей, каждый из которых представляет собой двигатель внутреннего сгорания по тому же принципу, что описан ранее. Огнестрельное оружие также является формой двигателя внутреннего сгорания, хотя оно настолько специализировано, что обычно рассматривается как отдельная категория.
Напротив, в двигателях внешнего сгорания, таких как паровые двигатели или двигатели Стирлинга, энергия отдается рабочему телу, которое не состоит из продуктов сгорания, смешивается с ними или загрязнено ими.
Рабочие тела для двигателей внешнего сгорания включают воздух, горячую воду, воду под давлением или даже жидкий натрий, который нагревается в котле.
Подробнее: Что такое двигатель внешнего сгорания?
ДВС обычно работают на энергоемких видах топлива, таких как бензин или дизельное топливо, а также на жидкостях, изготовленных из ископаемого топлива. Хотя существует множество стационарных приложений, большинство ДВС используются в мобильных приложениях и являются основным источником питания для транспортных средств, таких как автомобили, самолеты и лодки.
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?
В 1823 году Сэмюэл Браун запатентовал первый в США двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения; один из его двигателей перекачивал воду по Кройдонскому каналу с 1830 по 1836 год.
Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был создан Этьеном Ленуаром около 1860 года, а первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в 1876 году Николаусом Отто.
В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе.
Этьен Ленуар родился в Мюсси-ла-Виль в 1822 году, который тогда находился в Люксембурге, а сейчас является частью Бельгии. В начале 1850-х он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером и экспериментировал с электричеством.
В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который установил на трехколесной повозке. Хотя он работал достаточно хорошо, он не экономил топливо, издавал много шума и часто перегревался. Двигатель полностью отключился бы, если бы для его охлаждения не подавалась вода, а для хранения газообразного топлива требовался бак.
В 1863 году он построил трехколесную повозку, работавшую на бензине. Во время демонстрации в Париже автомобиль преодолел расстояние в 11 км примерно за 3 часа, что соответствует средней скорости 3 км/ч.
Совсем не быстро! Что так впечатляло карету, как не то, что она так медленно двигалась? Что ж, тот факт, что он приводился в движение мотором, а не лошадью или мулом, делал его настоящей инновацией.
Его двигатели были относительно успешными: всего было построено около 500 двигателей, но оставляли место для значительных улучшений.
Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил орден Почетного легиона за выдающиеся достижения в области телеграфии. Хотя Ленуар практически изобрел автомобиль, в последние годы жизни Ленуар был беден. Он умер во Франции в 1900 году.
Как работает двигатель внутреннего сгорания?
В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходят внутри самого двигателя.Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом выделения энергии из топливно-воздушной смеси. Затем двигатель преобразует часть энергии сгорания в работу.
Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая сгорание.
Расширение продуктов сгорания толкает поршень во время рабочего такта.
В конечном счете, через систему зубчатых передач в трансмиссии это движение приводит в движение колеса автомобиля.
В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них четырехтактные, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Цикл включает в себя четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание и рабочий ход и выпуск.
Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива.В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом и затем всасывается в цилиндр в процессе впуска. После того как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее и вызывает сгорание.
Расширение продуктов сгорания толкает поршень во время рабочего такта.
В дизельном двигателе воздух просто всасывается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в подходящем дозированном количестве в горячий сжатый воздух, который воспламеняет его.
Применение двигателей внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее широко применяемыми и широко используемыми в настоящее время энергетическими устройствами.Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетные двигательные установки.
IC Двигатель имеет много таких приложений, таких как,
- бензиновые двигатели: автомобиль, морской, самолет
- газовых двигателей: Промышленная мощность
- Дизельные двигатели: Автомобили, железные дороги, мощность, Marine
- газовые турбины : Силовые, авиационные, промышленные, морские
Классификация двигателей внутреннего сгорания
В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.
Большинство из них являются двигателями с четырехтактным циклом, что означает, что для завершения цикла необходимо четыре хода поршня.
Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по используемому топливу, термодинамическому циклу, типу зажигания, типу системы охлаждения, расположению цилиндров, способу наддува и т. д. Сейчас мы изучим это подробно.
1) В соответствии с циклом работы:
Мы знаем, что двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию в механическую в циклическом режиме. Существует много термодинамических циклов, например.Цикл Карно, цикл Отто, цикл Дизеля, цикл Ренкина и т. д. Двигатели внутреннего сгорания работают по трем циклам: циклу Отто, циклу Дизеля и двойному циклу. В соответствии с этим двигатели внутреннего сгорания можно разделить на следующие типы.
1. Двигатель с циклом Отто:
Он также известен как двигатель с искровым зажиганием или двигатель с постоянным объемом подвода тепла, бензиновый двигатель и т.
д. В этом цикле происходит подвод тепла (сжигание топлива) и отвод (выхлоп). при постоянном объеме, а расширение и сжатие происходят при изоэнтропическом.Эти двигатели дают малую мощность на высокой скорости.
2. Двигатель дизельного цикла
Он известен как двигатель с воспламенением от сжатия, дизельный двигатель, двигатель постоянного давления и т. д. В этом цикле подвод тепла (сжигание топлива) происходит при постоянном давлении, а отвод тепла происходит при постоянный объем. Этот двигатель дает высокую мощность на малых оборотах.
3. Дуэльный цикл Двигатель:
Двойной цикл представляет собой комбинацию цикла Отто и дизельного цикла.В этом двигателе подвод тепла происходит как при постоянном объеме, так и при постоянном давлении в некотором соотношении.
Некоторые двигатели работают по циклу Стирлинга и циклу Эрикссона, но они не используются в коммерческих целях.
2) По типу используемого топлива:
Большинство из нас знает об этих двигателях.
Это бензиновые двигатели и дизельные двигатели. В настоящее время в двигателях внутреннего сгорания также используется газообразное топливо, такое как сжиженный нефтяной газ, сжатый природный газ, водород и т. д. Эти двигатели называются нетрадиционными двигателями.
3) По способу заправки:
Под заправкой понимается то, как происходит поступление топливно-воздушной смеси.Это можно классифицировать следующим образом.
- Двигатель без наддува:
В этом двигателе подача топливовоздушной смеси (двигатель SI) или только воздуха (двигатель CI) происходит за счет разницы давлений внутри цилиндра и атмосферного давления.
2. Двигатели с наддувом:
В этом двигателе для подачи заряда внутрь цилиндра используется отдельный компрессор. Этот компрессор работает от мощности двигателя (связанного с коленчатым валом с ременной передачей).
3. Двигатель с турбонаддувом:
В этом двигателе используется турбина, которая всасывает воздух в цилиндр и работает за счет энергии выхлопных газов.
Это также похоже на наддув, но компрессор приводится в действие турбиной, которая вращается выхлопными газами.
4) По зажиганию:
В ДВС воспламенение заряда может происходить двумя способами. В первом для воспламенения топлива используется отдельная свеча зажигания или любое другое устройство (двигатель с искровым зажиганием), а в другом — воспламенение топлива за счет тепла, выделяемого при сжатии или топливе (двигатель с воспламенением от сжатия).
Таким образом, согласно этим методам, доступны два двигателя: двигатель с искровым зажиганием или двигатель SI (бензиновый двигатель) и двигатель с воспламенением от сжатия или двигатель CI (дизельный двигатель).
5) В зависимости от типа системы зажигания:
В бензиновых двигателях для воспламенения топлива использовалась свеча зажигания. Эта искра на свече зажигания, производимая системой зажигания. По системе зажигания различают два типа двигателей. Первый — это двигатель с зажиганием от батареи (используйте батарею для создания искры), а другой — двигатель с зажиганием от магнето (используйте небольшой генератор для создания искры).
6) В соответствии с конструкцией двигателя:
- Поршневой двигатель:
В этом типе двигателя используется поршень, который совершает возвратно-поступательное движение за счет силы давления, создаваемой при сгорании топлива. Коленчатый вал преобразует это возвратно-поступательное движение во вращательное. Большинство автомобильных двигателей являются поршневыми.
Подробнее: Что такое поршневой двигатель?
2. Роторный двигатель:
В роторном двигателе используется ротор.На этот ротор действует сила давления, возникающая при сгорании топлива, которая дополнительно вращает колесо. Двигатель Ванкеля является одним из типов роторных двигателей. Эти двигатели в настоящее время не используются в автомобильных двигателях.
7) В зависимости от охлаждения:
В двигателях внутреннего сгорания используются два типа охлаждения: воздушное охлаждение и водяное охлаждение.
Таким образом, двигатели представляют собой двигатели с воздушным охлаждением или двигатели с водяным охлаждением. Обе эти системы охлаждения имеют свои преимущества, о которых мы поговорим позже. Моторное масло также служит охлаждающей средой.
8) По ходу двигателя:
Мы знаем, что ход – это максимальное расстояние, которое поршень может пройти внутри цилиндра или между ВМТ и НМТ. Если двигатель движется от ВМТ к НМТ, это называется одним тактом. Если он возвращается в BDC, это называется двумя ударами. Коленчатый вал совершает один оборот за два такта. Согласно ему, были изобретены три типа двигателей.
1. Двухтактный двигатель:
В этом двигателе коленчатый вал совершает один оборот за один рабочий такт.Этот двигатель дает большую мощность по сравнению с другими. Он используется в стрелковых установках, кораблях, генераторах и т. д.
Подробнее: Что такое двухтактный двигатель? и что такое четырехтактный двигатель?
2.
Четырехтактные двигатели:
Этот двигатель обеспечивает два оборота коленчатого вала за один рабочий такт. Они дают низкую мощность, но высокий КПД. Он используется в автомобилях, грузовиках, мотоциклах и т. д.
3. Шеститактные двигатели:
Эти двигатели находятся в процессе разработки.Как следует из названия, он дает три оборота коленчатого вала за один рабочий такт.
9) По компоновке двигателя:
Эти двигатели лучше понять по схемам, чем по словам.
Часто задаваемые вопросы.
Что такое двигатель внутреннего сгорания?Двигатель внутреннего сгорания (ДВС или двигатель внутреннего сгорания) — тепловая машина, в которой сгорание топлива происходит с окислителем (обычно воздухом) в камере сгорания, являющейся составной частью контура протока рабочего тела.
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1823 году Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения в США; один из его двигателей перекачивал воду по Кройдонскому каналу с 1830 по 1836 год.
Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был создан Этьеном Ленуаром около 1860 года, а первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в 1876 году Николаусом Отто. В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе .
Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая сгорание. Расширение продуктов сгорания толкает поршень во время рабочего такта.
Каково применение двигателя внутреннего сгорания? Двигатель внутреннего сгорания имеет множество применений, таких как:
Бензиновые двигатели: Автомобильные, морские, авиационные
Газовые двигатели: Промышленная мощность
Дизельные двигатели: Автомобильные, железнодорожные, силовые, морские
Газовые турбины: , Промышленный, Морской
Как работает избирательное каталитическое восстановление?
Преимущества системы SCR от mtu
mtu индивидуально подбирает систему SCR для конкретного двигателя и области применения.
В то же время система привода оптимизирована для низкого расхода топлива и минимальных требований к пространству для компонентов SCR. Насколько это возможно, mtu использует проверенные компоненты SCR из сектора коммерческого транспорта. Клиенты впоследствии получают выгоду от испытанного стандартного производственного решения с длительным сроком службы, которое оптимально адаптировано к пакету двигателей. Приводные системы mtu спроектированы таким образом, чтобы быть очень устойчивыми к изменениям условий эксплуатации, а это означает, что клиенты очень гибки в плане того, как они используют свои системы в широком диапазоне приложений.По сравнению с другими способами снижения выбросов, например, с использованием дизельного сажевого фильтра, каталитический нейтрализатор SCR не увеличивает противодавление в выхлопной системе в той же степени. Следовательно, система турбонаддува должна работать при более низком противодавлении и может работать с более высоким уровнем эффективности.Разработка систем в mtu
mtu обладает обширным опытом в области систем SCR.
Это позволило компании оптимально использовать потенциал нейтрализации отработавших газов в сочетании с двигателем.Используя современные инструменты моделирования, MTU приводит такие параметры, как расход выхлопных газов через каталитический нейтрализатор, точно в соответствие с условиями работы двигателя. Результаты этих расчетов затем используются при проектировании корпуса каталитического нейтрализатора. mtu также улучшает упаковку с помощью компьютерного моделирования. Поскольку MTU поставляет привод и систему SCR из одних рук, она может оптимально согласовать технологии двигателя, такие как сгорание и турбонаддув, с потребностями системы очистки выхлопных газов.Это гарантирует, например, что рабочая температура системы SCR остается на оптимальном уровне. В случае систем привода в нижнем диапазоне мощностей, таких как двигатели серий 1000, 1100, 1300, 1500 и 1600, mtu использует надежные компоненты SCR из сектора коммерческого транспорта, которые адаптированы к конкретным требованиям их использования в промышленности.
MTU также перенесла этот опыт крупносерийного производства на более крупные двигатели с выходной мощностью до 3000 кВт и разработала экономичную модульную концепцию дозирующих устройств SCR и каталитических нейтрализаторов, при этом каждый модуль использует два дозирующих устройства.MTU в настоящее время продвигает разработку своей гибкой модульной концепции для двигателей серий 2000 и 4000: один модуль будет полностью охватывать двигатели серии 2000, а два идентичных модуля будут использоваться для двигателей серии 4000. В дополнение к более низким затратам и высокой надежности преимущества модульной концепции включают в себя скромные требования к пространству, поскольку небольшие отдельные модули могут быть лучше интегрированы в двигатель, чем один большой блок.
MTU также помогает своим клиентам в проектировании системы подачи восстановителя для системы SCR.Для подпольного рельсового агрегата, оснащенного двигателем V12 Series 1600, mtu даже разрабатывает полную систему SCR, которая, помимо каталитического нейтрализатора и системы дозирования, включает в себя бак восстановителя, нагреватель и трубопровод.